常見保護(hù)電路原理詳解（附電路圖）

Word常見保護(hù)電路原理詳解（附電路圖）

在現(xiàn)實(shí)世界中，（電子）電路所處的周圍環(huán)境總是變幻莫測的。人體靜電、雷擊浪涌、誤操作等諸多不可預(yù)料的因素時(shí)刻威脅著電子設(shè)備的正常工作。因此（保護(hù)電路）的作用與意義非常重要。經(jīng)過多年的發(fā)展，保護(hù)電路從最簡單的保險(xiǎn)絲一步一步發(fā)展到現(xiàn)如今紛繁復(fù)雜的各種器件，它們分別承擔(dān)著不同的作用。今天就讓我們一起來看看它們是如何穩(wěn)定保障我們?nèi)粘Ｉ畹陌桑?/p>

1、短路保護(hù)

短路保護(hù)電路的主要作用是當(dāng)電路系統(tǒng)中發(fā)生短路情況時(shí)及時(shí)斷開閉合電路以此保證后續(xù)各個(gè)器件的安全。

當(dāng)（電源）系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，電路中的（電流）會瞬間增大到正常狀況的好幾倍甚至十多倍。我們可以利用這個(gè)特性，在電路中串入保險(xiǎn)絲。當(dāng)電流增大到保險(xiǎn)絲的熔斷電流時(shí)，保險(xiǎn)絲會因?yàn)樽陨磉^熱而發(fā)生熔斷從而斷開電路，這是最常見的保護(hù)電路之一。

但是這種保險(xiǎn)絲有一個(gè)缺點(diǎn)：當(dāng)保險(xiǎn)絲熔斷之后，必須由工程人員排除故障之后手動(dòng)替換新的保險(xiǎn)絲，這在一些狹小空間等場合十分不便，因此后來便誕生了“自恢復(fù)保險(xiǎn)絲”。這種保險(xiǎn)絲在發(fā)生熔斷之后隨著溫度的降低又會重新接通，這樣便可以在發(fā)生故障時(shí)斷開供電開關(guān)，等排查故障之后再打開供電開關(guān)即可。自恢復(fù)保險(xiǎn)絲是如何做到“自恢復(fù)”的呢？

自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，是由經(jīng)過特殊處理的（聚合）樹脂及分布在里面的導(dǎo)電粒子組成。

在正常狀況下，聚合樹脂緊密地將導(dǎo)電粒子束縛在結(jié)晶狀的結(jié)構(gòu)外，構(gòu)成鏈狀導(dǎo)電通路，此時(shí)的自恢復(fù)保險(xiǎn)絲為低阻狀態(tài)，線路上流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電流所產(chǎn)生的熱能小，不會改變晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)線路發(fā)生短路或過載時(shí)，流經(jīng)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的大電流，產(chǎn)生的熱量使聚合樹脂融化，體積迅速增長，形成高阻狀態(tài)，工作電流迅速減小，從而對電路進(jìn)行限制和保護(hù)。因此由自恢復(fù)保險(xiǎn)絲構(gòu)成的保護(hù)電路還可以承擔(dān)過熱過流保護(hù)。

2、過壓保護(hù)

過壓保護(hù)是指供電電壓超過額定的電壓時(shí)自動(dòng)斷開供電回路的一種保護(hù)電路。在電子電路設(shè)計(jì)中，常見的保護(hù)方式是使用齊納（二極管）的過壓保護(hù)。如圖2-1：

圖2-1

1N4099是一個(gè)6.8V的二極管，如果輸入超過6.8V，輸出將被鉗位在6.8V左右。

3、防反接保護(hù)

很多（電子元器件）是不允許電源正負(fù)極反接的，在設(shè)計(jì)完成的電路板中，外部接口如果沒有防反接設(shè)計(jì)，用戶在使用的時(shí)候很容易將正負(fù)極接錯(cuò)導(dǎo)致器件燒毀造成財(cái)產(chǎn)損失。防反接設(shè)計(jì)電路的原理就是在電源輸入的前級將電源整流至確定的極性再接入固定的后級。如圖3-1所示：

圖3-1

還有一種防反接方式是當(dāng)電源反接時(shí)自動(dòng)關(guān)斷，如圖3-2所示：

圖3-2

這種電路使用MOS管關(guān)斷，由于MOS管的寄生二極管壓降較小，在正常使用時(shí)能夠承受更大的電流。

4、雷擊浪涌保護(hù)

雷電是嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，早期的電子設(shè)備如電視機(jī)，電冰箱等深受其害。在筆者兒時(shí)的記憶中也經(jīng)常聽說有電視機(jī)在雷雨之夜后被打壞，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種情況在日常生活中幾乎不再發(fā)生。這要?dú)w功于雷擊浪涌防護(hù)電路。

在發(fā)生雷擊時(shí)，接地點(diǎn)附近的零電位會被抬高，導(dǎo)致供電電壓不穩(wěn)定。如果閃電擊中供電線附近，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也不容小覷。浪涌的波形很像平靜的海灘上突如其來的海浪，我們形象地稱之為浪涌。

為了消除這種浪涌電壓，比較常用的器件有：放電管、壓敏電阻、TVS、共（模電）感等器件。

其中放電管、壓敏電阻與TVS的防護(hù)原理是當(dāng)電壓超過一個(gè)閾值時(shí)，器件的電阻會迅速減小，我們將該器件并聯(lián)在電路中，從而提供一個(gè)泄放通道到地。共模電感便是利用電感的特性，只允許兩個(gè)同相相反振幅的電壓通過，而浪涌一般是兩個(gè)相同的（信號），這樣浪涌就會被抑制，通常共模電感用在放電管、壓敏電阻等器件的后級。

共模浪涌抑制電路如圖4-1所示：

圖4-1

5、靜電防護(hù)

在人體接觸電子設(shè)