硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

Author: Jackie Long

過壓保護(Over-Voltage Protect, OVP)

電路主要用在需要額定電壓供電電源的輸入端,用於防止輸入電壓過高而造成電路系統元器件或引起的連帶事故!

任何電子元器件都有其可以承受的最大額定工作電壓,一旦超出最大耐壓範圍,則很有可能損壞,這與人承受過大的壓力引起的後果是大致相同的。

過壓保護電路的思路有很多,比如使用比較器、ADC、專用芯片等等,無外乎是對輸入電壓進行採樣-比較-控制的思路,本文不再贅述了,這裡我們僅討論穩壓二極管在過壓保護電路中的應用。

首先來個最簡單暴力的,就是一個穩壓二極管加一個熔斷保險絲,如下圖所示:

硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

當電壓過高導致穩壓二極管反向擊穿後,與保險絲F1形成低阻迴路,電流急劇升高後燒斷保險絲,第一個回合打完收工!

需要注意的是:穩壓二極管D2應選擇功率大點的,不然電流上升後非但沒把保險絲燒掉,還先把自己給報銷了,到時候賠了夫人又折兵,可千萬不要跟別人傳播是從《電子製作站》學來的,我們只是一個討論放鞭炮與煙花的危害,再有點工夫就研究一下三國演義的電子技術號號而已,麼麼噠~~

下面介紹一個實際工作中常用的過壓保護電路,如下圖所示:

硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

假設保護的電壓上限是24V(選擇對應穩壓值的穩壓二極管D1),當輸入電壓 Ui低於24V時,穩壓二極管D1沒有擊穿而處於截止狀態,因此,三極管Q1的基極通過電阻R1與R2上拉到電源Ui,三極管Q1因基-射極同電位而處於截止狀態,場效應管Q2因電阻R3與R4對輸入電壓 Ui分壓,滿足柵-源開啟電壓 VGS而導通,如下圖所示:

硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

而當輸入電壓Ui大於24V時,穩壓二極管D1因反向被擊穿而使陰極穩定在24V,三極管Q1的基-射電壓一旦大於閥值電壓則開始導通,相當於將場效應管的柵級G與源極S短接,繼而導致場效應管Q2截止,輸出電壓Uo沒有輸出,如下圖所示:

硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

有些工程師也在三極管Q1的基-射極反向並聯一個穩壓二極管D2,旨在限制三極管Q1的基-射電壓超出極限值,其穩壓值低於三極甜B-E結所能承受的電壓範圍,如下圖所示:

硬件工程師必知必會系列(1):一款實用的過壓保護電路

你認為這個穩壓二極管D2能起到保護作用嗎?麼麼噠~~


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