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过压保护电路图分享

CHANBAEK 来源:网络整理 作者:网络整理 2024-02-06 09:57 次阅读

什么是过压保护电路

过压保护电路是一种常见的电路保护装置。它的作用是在电路电压超过设定值时,立即切断电路,以保护电路中的元器件不被过高电压破坏。过压保护电路通常由过压保护器件和触发器件组成。

过压保护的工作原理是通过电路中的电压检测电路来检测电路中的电压是否超过了设定的阈值。一旦检测到电压超过了阈值,就会触发过压保护器件,让保护器件对电路进行保护。过压保护的阈值通常根据电路设计的需求来设定,一般情况下,阈值设定在电路的最大额定电压之上。

过压保护器件包括熔断器、保险丝电子保护器等。熔断器和保险丝主要通过热效应来实现过压保护,当电路电压过高时,保险丝内的金属丝会熔断,从而切断电路。电子保护器则是通过电子元件来实现过压保护,当电路电压超过设定值时,电子保护器会自动切断电路。

触发器件可以是一个继电器、固态继电器或者其他开关装置。当过压保护器件发生作用时,它会向触发器件发送信号,触发器件接收到信号后,就会切断电路。触发器件的选择要根据电路的实际情况来确定,有些电路需要更快的响应速度,需要采用固态继电器。

过压保护电路的应用非常广泛,可以用于各种电路保护,比如电源保护、变频器保护、电机保护等。在实际应用中,还需要考虑一些因素,比如过压保护器件的选择、触发器件的响应速度、电路负载等。

接下来小编给大家分享一些过压保护电路图,以及简单分析它们的工作原理。

过压保护电路图分享

1、带继电器的直流过压保护电路图

即使您使用由直流电源供电的电路,也可能存在过电压,微控制器微处理器传感器可能会因过电压而损坏。这是带有继电器的简单直流过压保护电路,可以避免这种情况。以前的过压保护电路采用齐纳二极管晶体管设计的。该电路充当低压直流电源的调节器和截止开关。

该电路使用 SPDT 继电器来控制直流电压负载,以防止过压。 (您可以对该电路进行改造,以控制有关 J1 – 输入直流电源的高压直流或交流负载)。我们知道有许多保护电路可以避免短路、反极性、过压或电流尖峰。对于高压AC/DC电源,保险丝和MCB用于保护负载。以下电路为 5V 至 32V 直流电源供电电路提供过压保护。

image.png

该电路分为三个阶段:1. 输入阶段,2. 比较器阶段,3. 继电器开关阶段。对于输入参考,使用IC LM317可调电压调节器。可变电阻器 RV1 的位置决定比较器的参考电压。 LM317 的输出电压可计算为 Vout = 1.25 {1 + (RV1 / R1)},这里可以用万用表测量电位器电阻值或从 LM317 输出电压。

该电压将作为比较器 LM358 的参考电压,超过该电平的输入直流电压会触发比较器提供输出电压,从而导通晶体管 Q1。当晶体管打开时,继电器将获得接地电源并通过常闭开关打开的方式打开,负载将与输入直流电源断开。根据您的需要更改反馈到 LM358 的电阻器 R2 和 R3 值。在将此电路应用于负载之前,请调整电压调节器以获得正确的参考电压输入。

2、简单的过压保护电路图

对于电压敏感负载或电气元件,我们需要提供稳压电压。在某些情况下,施加的电压水平可能会超出负载的最大电压范围,因此我们需要进行设置以保护负载免受高压影响。这里使用齐纳二极管和晶体管设计了简单的过压保护电路。

该保护电路充当稳压器和断路器,我们有5V负载,因此我们使用5.1V齐纳二极管,您可以根据您的负载或设备电压范围选择齐纳二极管电压范围。

image.png

这种简单的过压保护电路易于构建,只需很少的容易获得的元件。要启动该电路,您需要根据负载元件确定齐纳二极管的调节电压范围,然后连接两个具有特定电压范围的PNP晶体管。在该电路中,我们使用两个 BC557 PNP 晶体管作为开关。输出附近的 LED 指示输出电压是否在允许的电压范围内。

当我们向该电路施加直流电源时,反向偏置齐纳二极管充当稳压器,调节后的电压流过 Q1 晶体管并流向 Q2 晶体管基极端子,这里 Q2 晶体管允许输入源到负载的电压低于 5V。如果输入源电压增加超过 5V,则 Q2 晶体管和 Q1 晶体管断开负载(Q1 和 Q2 进入关闭状态)。

根据负载元件电压和电流额定值使用 Q1 和 Q2 开关晶体管。该电路设计可保护负载免受有限的过压影响,并具有适度的电流限制。在25V负载下使用该电路设计。对于低于3.3V和高于 25V的过压保护,请使用专用集成电路 (IC) 以获得更好的效果。

3、撬棒过压保护模块电路图

为了保护敏感的电子或电力负载,我们需要保护电路,例如过压保护电路、过流保护电路、反向供电保护电路或浪涌保护电路。通过实现这些电路,我们可以确保敏感负载的保护。这里 Crowbar过压保护模块电路旨在保护灯泡负载。

我们知道Crowbar过压保护模块是一个过压保护电路,通过使用稳压齐纳二极管,我们可以设置该Crowbar电路的输出电压限制。以此处为例,我们采用了 12V 直流灯泡并施加了不同的电压,并测试了过电压超过 12V 的撬棒电路。

image.png

该 crowbar 过压保护电路设计用于在过电压流过时切断敏感负载的电源。该原型使用 12V 灯泡作为敏感负载,因此我们需要设计 12V 的撬棒电路,因此 12V 齐纳二极管稳压器放置在该电路中。首先从玻璃保险丝开始,将晶闸管 SCR TYN612 跨接在负载上,并通过齐纳二极管施加栅极电源。这里二极管1N4007用于保护反向电压。

通过使用可变电源单元,我们为该电路提供电源,通过施加低于 12V 和高达 12V 的电压,负载获得电源,当我们施加超过 12V 的输入电源时,SCR 通过齐纳二极管获得栅极电源并短路通过阳极和阴极引脚,因此保险丝熔断,因此过电压不会到达敏感负载。

4、使用可控硅和齐纳二极管的过压保护电路图

电源对于大多数产品/小工具至关重要。如果我们在设计电路时没有考虑电源部分,有时会导致灾难性的故障,这是我们不希望发生的。当您设计产品时尤其如此。用户使用输出电压高于产品额定电压的电源可能会损坏产品。在这种情况下,您需要在电路中使用过压保护装置,以防止其发生故障。这是一个使用可控硅和齐纳二极管的过压保护电路。

image.png

上述电路旨在保护与其连接的电路免受超过 13V 的电压影响。它适用于额定电压为 12V 的电路/设备。一般来说,12V 设备的耐压可达 13V。因此它将建立超过 13V 的保护,而且这将为电源提供必要的操作空间。

在该电路中,J1用于连接电源,J2用于连接需要供电和保护的设备/电路。

当电源电压在13V以内时,齐纳管不导通电流,可控硅处于非导通状态。这里我们使用齐纳电压(13V)的齐纳二极管,因此当电源电压超过13V时,齐纳二极管开始导通并且有电流流过它。

如前所述,齐纳二极管应限制齐纳电流。根据数据表,1N4743A 的典型齐纳电流为 19mA。使用欧姆定律,我们可以计算与之配合使用的电阻器。

因此我们将R1固定为680Ω。

电阻器两端产生的齐纳电流和电压触发 SCR 的栅极端子。根据数据表,打开 SCR (BT-145-800R) 所需的栅极电流为 5mA。因此,齐纳电流触发 SCR 并迫使其传导电流。

当 SCR 接通时,其作用类似于短路,因此巨大的电流从阳极流向阴极。如前所述,它两端的电压下降,因此输出端不会出现电压。这可以保护连接到端子 J2 的电路/设备。

这种巨大的电流持续流动,直到源极或 J1 的电压降至 13V 以下。该电路的另一个保护功能是保险丝,当电源电流超过1A时,保险丝将断开其触点。这会阻止进一步的电流流动。

保险丝非常重要,因为许多电源本身缺乏内部电流限制或短路预防功能。熔断器的额定电流应小于用户为该电路供电的电源的短路电流。这将确保成功消除来自电源的电流路径电流达到其最大短路电流阈值。

5、使用齐纳二极管的过压保护电路图

下面的过压保护电路图是使用齐纳二极管和 PNP 晶体管构建的。 当电压超过预设水平时,该电路会断开输出 。预设值为接在电路中的齐纳二极管的额定值。您甚至可以根据自己合适的电压值更换齐纳二极管。该电路的缺点是您可能无法找到齐纳二极管的准确值,因此请选择额定值与您的预设值最接近的一个。

image.png

当电压小于预设值时,Q2 的基极为高电平,由于它是 PNP 晶体管,因此关断。并且,当 Q2 处于关闭状态时,Q1 的基极将为低电平并允许电流流过它。

现在,当电压超过预设值时 ,齐纳二极管开始导通,将 Q2 的基极接地并打开 Q2。当 Q2 导通时,Q1 的基极变为高电平并且 Q1 导通,这意味着 Q1 表现为开路开关。因此,Q1 不允许电流流过它并保护负载免受过电压的影响。

现在我们还需要考虑晶体管两端的电压降,为了电路的适当精度,它应该很低。所以我们使用了 FMMT718 PNP 晶体管 ,它表现出非常低的 VCE 饱和值,因此晶体管两端的电压降很低。

6、汽车应用分立式过压保护器电路图

这是一种用于汽车应用的分立式过压保护器电路。保护电路必须完成两项基本工作。它们可以防止超过最大允许电压施加到 IC 引脚上,并且保护电路不会干扰电路的正常功能。除此之外,它必须足够快才能对任何瞬态事件采取行动。

image.png

PNP 晶体管 Q1 是该电路的主要传输元件。该晶体管的特性将决定电源电压降。 Zetex FMMT718 用于最大限度地减少保护电路引起的压降。该电路采用晶体管Q2作为Q1的控制元件,当电源输入端的电压等于齐纳电压之和时,Q2导通,Q1截止。 D1 和 Q2 产生的典型跳变电压为 5.85V。为了保持Q1在正常情况下导通,6.8k电阻连接到Q1的基极,产生电流。

在过压情况下,该电路会断开负载。当检测到过压情况时,Q1 将关闭并切断负载电源,当情况恢复正常时,Q1 将打开。该电路的响应速度是该电路的吸引力之一,因为它不使用反馈,因此不存在需要克服的转换速率限制或高阶阻尼效应。 Q2 没有特殊要求,几乎任何 PNP 器件都可以替换,但 Q2 应与 Q1 具有相同的类型。

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