过压保护电路：含义、类型和 DIY 项目解释

不可否认，您一定经历过或听说过由于例如电源故障而发生的过压情况。您可能还看到过电压的影响，例如引起火灾或电路故障、损坏电路组件等。

那么，我们如何防止电源出现过压情况呢？

通过阅读本文，您将了解可以使用的过压保护电路项目的类型。我们还将包括电路图以便更好地理解。

让我们开始。

什么是过压保护？

过压保护是一种电源功能，可在较高电压电平下钳位输出或关闭电源。通常，电压电平必须超过预设电平才能发生保护。

过压保护电路主要防止损坏许多电源设备的电子元件。正因为如此，过压保护目前在汽车应用等多种应用中非常流行。

（汽车）

过压保护类型

过压保护的类型取决于成本、性能和复杂性。它们都实现了高效的电源过压保护。

最常见的三种是；

SCR（可控硅整流器）撬棒

SCR Crowbar 电路通过与电源输出产生短路交叉来防止过压。

可控硅晶闸管可以切换大电流并保持活跃，直到任何电荷分散。此外，您可以将 SCR 连接回保险丝，该保险丝会熔断并防止调节器接收更多电压。

可控硅撬棒电路

在电路中，齐纳二极管的作用是保持高于输出工作电压的电压。同样，它保持低电压电平以防止电路损坏。

因此，齐纳二极管在导通期间没有电流流动，因为它没有获得击穿电压。因此，它目前不流过晶闸管，保持关闭。但是，电源照常运行。

（稳压二极管）

当直流电源中的串联导通晶体管发生故障时，电压通常会升高。幸运的是，单元去耦可以防止电压立即增长。电压上升指定齐纳二极管开始导通的位置。随后，电流流过晶闸管栅极并使其触发。

触发后，晶闸管将电源输出对地短路，从而避免损坏其电路。您还可以使用短路来熔断保险丝，从而转移电压调节器的电源。转移可防止该装置受到进一步损坏。

（晶闸管）

有时，您可以放置​​一个小电容器作为从晶闸管栅极到地的去耦单元。目的是防止去耦组接收电源的射频或急剧瞬变。这样，RF 就不会到达栅极连接并导致误触发。

避免巨大的去耦，因为即使在实际发生故障的情况下，它也会减慢您的过压保护。

电压钳位

电压钳位是我们的第二种过压保护形式。

电压钳位电路

它的运行需要一个齐纳二极管，它位于稳压电源输出的交叉处。由于齐纳二极管的电压略高于最大轨电压，它通常不会导通。但是，当电压过高时，它会开始导通。然后，齐纳二极管会将电压钳制在高于轨电压的值。

如果您的稳压电源需要更高的电流能力，请在齐纳二极管上添加一个转换缓冲器。它增加了齐纳二极管的电流能力，等于晶体管的电流增益。由于电路需要一个功率晶体管，因此电流增益水平将下降到 20 - 50。

电压限制

电压限制是开关模式电源中的一种过压保护。幸运的是，开关模式稳压器通常无法在低压条件下工作。但是，在过压情况下，通常建议检查电压限制装置。

电压限制条件的工作原理是检测过压条件，然后像 DC-DC 转换器一样关闭转换器。

DC-DC 转换器和开关模式稳压器通常使用芯片来操作其电路。此外，必须使用位于 IC 稳压器外部的检测回路。外部感应回路很重要，因为稳压器芯片损坏导致过压也可能损坏感应机制。

注意；

您将需要一个特定于您的开关模式稳压器芯片的电路，以及适用于有效性能的特定电路。

开关模式/开关稳压器

过压保护电路项目

过电压的持续时间和幅度决定了您的电路设计以获得更好的保护。我们将在本节讨论两个项目。

齐纳稳压电路

稳压器有两个作用；

• 首先，它有助于过压保护。
• 然后，它调节输入的电源电压。

齐纳稳压电路

对于上述电路，课程的预设电平是齐纳二极管额定值。因此，电路不能在大约 5.1V 的阈值下导通。

预设值； 这是一个高阈值电压，导致电路断开负载侧电源。

此外，晶体管的基极-发射极电压决定了晶体管 Q1 的导通。因此，当电路的输出电压上升时，晶体管的 Vbe（基极-发射极电压）会增加，导通就会减少。随后，输出电压降低并保持可持续的电压水平。

采用稳压二极管的过压保护电路

第二个过压保护电路将在齐纳二极管旁边使用一个 PNP 晶体管。

在这里找到准确的齐纳二极管值可能具有挑战性，因此请选择接近预设值的额定值。

组件列表

面包板，

FMMT718 PNP晶体管，

连接线，

电阻器（1k、2.2k 和 6.8k）和

稳压二极管 5.1V (1N4740A)。

使用齐纳二极管的过压保护电路

过压保护电路的工作原理

如果预设电平高于正常运行中的电压，则 Q2 的基极增加。然后它关闭，因为它是 PNP 晶体管。 Q2 的关断状态导致 Q1 的基极端变低并允许电流流动。

相反，如果预设值小于电压，齐纳二极管开始导通。反过来，它打开 Q2，因为它将 Q2 的基极连接到地。在 Q2 的 ON 条件下，Q1 的基极端变高，它像一个打开的开关一样打开。因此，Q1 限制了流过它的电流，防止过电压损坏负载。

此外，晶体管中的电压降需要低于以提供准确的电路读数。在我们的案例中，我们使用了具有低 VCE 饱和水平的 FMMT718 PNP 晶体管。它使晶体管上的压降尽可能低。

电路的缺点

功耗； 由于连接了串联电阻，散热，因此浪费能量。

总结

总之，现代电源在我们的日常活动中无疑是可靠的。但是，它们可能会由于过压等因素而失效。因此，必须要有过压保护的手段。

请放心，通过上面的综合指南，您的电路是安全的。但是，如果您仍有问题，请联系我们。