（电路设计）短路保护电路.docx

《（电路设计）短路保护电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（电路设计）短路保护电路.docx（6页珍藏版）》请在第一文库网上搜索。

1、（电路设计）短路保护电路短路是两个给负载供电的引脚间的无意连接。在交流和直流电路中都会发 生，如果是交流的话短路会影响一整个区域的供电，但从供电站到房屋内有许多 级的保险丝和过载保护电路。如果是电池这样的直流源，则短路会使电池过热， 且电池放电会更快。某些极端情况下电池甚至会爆炸。有多种电路来避免短路， 也有许多种保险丝来应对过载保护。本例我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是 为了让微控电路更加安全的运行，并保护其免受电路其它部分的影响。所需元器件SKlOOB PNP 三极管 X 1BC547B NPN 三极管 X 1lk电阻X 110k电阻X 1330 Q电阻X 1

2、470 Q电阻X 16V直流电源X 1SKlOOB PNP三极管三极管凸起处的为射极，中间为基极，最后是基极。BC547B NPN三极管短路保护电路最常见的短路就是电池的正负引脚用一个低阻值的导体连接，比如导线等。 这种情况下电池可能会起火甚至会爆炸。许多手机电池起火往往是这样发生的。为了避免短路，我们需要加入短路保护电路。短路保护电路会分流一部分电 流或切断电路与电源间的连接。有时候我们使用一些有故障的家用电器比如烤箱，熨斗时会出现断电或火 花。这是因为电路某处电流过大，这可能会导致漏电或起火等。为了避免这样的损失，我们常用保险丝或断路器。短路情况下保险丝或电路 器会将房屋电源切断。熔丝断路

3、器电路也是一种短路保护电路，其中低阻值的导 线会在大电流下熔断，从而切断供电。电路图短路保护电路的工作原理以上短路保护电路由两个三极管电路组成，一个是BC547 NPN三极管的电 路，一个是SKlOOBPNP三极管的电路。电源输入为5V的直流电源，既可以用 电池也可以用变压器实现。电路的工作原因很简单，当绿色LED灯Dl亮起，意味着电路正常工作且 无损坏风险。红色LED灯D2亮起时则意味着有短路发生。当电源打开的时候，三极管QI偏置导通，LED灯DI亮起。这段时间内因 为没有短路所以红色LED灯D2关闭。绿色LED灯DI的亮起同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。仿真电路中我们利用输出端的一个

4、开关创造一次“短路”。当短路发生时， 输出电压跌至0V, Ql基极电压为OV所以不再导通。三极管Q2的集极电压同 样跌至OV也不再导通。所以现在电流开始沿着短路路径（穿过开关）传输，流经红色LED灯D2 至地。而此时D2因为正向偏置所以开始导通，LED亮起提示短路，且电流被转 向D2,而非损害整个电路。低成本的过压，短路保护电路方案实测电路如下图1所示。这个电路可以应用在一些接口保护电路中，像是RS485电路、CAN接口电 路、对外输出接口电路等等。SYS_3V3 SYS_3V31。Onf-50vo402-l.-o%- JAT 1OUF-1OO6C3-1O CII83金-SYS_3V3T6,1

5、4 SYS_3V3 J 680R,0402,1%R190,0603,也Rl沪邺Q603,毕l R设01Pi 680R,0402,1%1 I :12/RS485_B1 4i史嘤呼沙rS485_A1 4SMD0805-020C-33VP SM0CSPMAJ5,OCARl 94 62RO4O2-1%-NCR193 62R0402一 1%一NCC185cmTVS2- TVS1-O.Otjf5QV,O402,1 Q%,NC图1电路原理图基本原理：这个电路是应用在RS485现场总线的保护电路，类似于RS485 这类的现场总线因为出线方式中经常会有总线电源线一并出去的情形，考虑到线束损坏会导致RS485总线

6、与电源或地短路而出现过压、过流的场景。因此需要 对此做一些保护，汽车应用中基本所有对外接口都需要做此类的保护设计。方案中使用可恢复保险管PPTC+TVS管配合使用，正常接线时，TVS不导 通，呈现高阻状态，一旦接入高压，TVS导通，电流增大，PPTC阻抗也增大并 且发热，导致PPTC断开，整个回路得以保护，具体的参数计算过程此处不做详 细描述。实测效果：图1所示方案中出现过压时，如下图2典型过压值33V, TVS两端被钳位 在6.8V （见图3）, RS485芯片A、B相电压极限值为 13V,见图4,此电路有 效地保护了 RS485芯片引脚不被损坏。图2接口典型过压值图3A、B总线钳位电压值极

7、限参数参数符号极限值单位工作电压VeC+7V控制输入电压/RE, DE-0.3 到 Vcc+03V驱动器输入电压Dl-0.3 到 Vcc+0.3V驱动器输出电压A, B13V接收器输入电压A,B13V接收器输出电压RO-0.3 Vcc+0.3V图4 A、B相极限值附开关电源短路保护电路原理图开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间， 由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是 大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达IOOA以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸 开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；

8、轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置 了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。图1采用晶闸管V和限流电阻Rl组成的防浪涌电流电路图1是采用晶闸管V和限流电阻Rl组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬 间，输入电压经整流桥(D1D4)和限流电阻Rl对电容器C充电，限制浪涌 电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅 助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻RL开关电源处 于正常运行状态。图2采用继电器Kl和限流电阻RI构成的防浪涌电流电路图2是采用继电器Kl和限流电阻Rl构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬 间，输入电压经整流(D1-D4)和限流电阻Rl对滤波电容器Cl充电，防止接 通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器Kl线包的电 容器C2充电，当C2上的电压达到继电器KI的动作电压时，Kl动作，其触点 KLl闭合而旁路限流电阻Rl,电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于 时间常数(R2C2),通常选取为0.30.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继 电器动作抖动。