精华内容
下载资源
问答
  • 交流过流保护电路图
    万次阅读
    2019-04-02 09:16:06

    一、过压保护

      过压保护是指被保护线路电压超过预定的最大值时,使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式。

      过压保护应用

      常见的过压保护元器件或设备有防雷器、压敏电阻、避雷器等。在通信电源领域,为防止雷电瞬间高电压对其造成巨大损害,通常会配置压敏电阻对其进行过压防雷保护。当雷电产生的瞬间高电压施加在压敏电阻两端时,压敏电阻阻值变得无穷小,使得压敏电阻导通并将雷电产生的大电流引入大地,从而保护电源设备不受雷电损伤。在电源系统侧通常会使用防雷器对交流、直流进行过压保护。

      过压保护电路图及工作原理

      最简单的过压保护措施是由一只继电器组成,如图6-25所示。一旦储能电容器上电压超过规定值时,继电器J吸合,进而切断供电电源。

    过压保护与过流保护有什么区别解析

      这种电路虽然简单,但消耗的功率较大,并且灵敏度低。由于接在高压回路中,对继电器也有特殊的要求。激光器电激中常用的一种过压保护电路,如图6-26所示。它也由取样电路、比较器、功放级及执行元件组成。它采用了与储能电容器并联的电阻分压器来获得取样信号。当储能电容器上的电压超过规定值时,电阻R1上的取样电压高于比较器的基准电压UR,最终导致执行元件切断供电电源。取样电阻R1R2的阻值一定要足够大,使其与储能电容器构成时间常数远大于储能电容器的时间常数。否则,储能电容器上电荷的激放相当严重。

    过压保护与过流保护有什么区别解析

      二、过流保护

      很多电子设备都有个额定电流,不允许超过额定电流,不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候,设备自动断电,以保护设备。如主板cpu的usb接口一般有usb过流保护,保护主板不被烧坏。

      最大电压

      编辑在限定条件下, KT系列高分子PTC热敏电阻动作时,能安全承受的最高电压。即热敏电阻的耐压值。超过此值,热敏电阻有可能被击穿,不能恢复。此值通常被列在规格书中的耐压值一栏里。

      工作电压

      编辑在正常动作状态下,跨过KT系列高分子PTC热敏电阻两端的最大电压。在许多电路中,相当于电路中电源的电压。

     

      过流保护电路原理

      本电路适用于直流供电过流保护,如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值,该电子保险将断开直流负载。重置电路时,只需把电源关掉,然后再接通。该电路有两个联接点(A、B标记),可以连接在负载的任意一边。

    过压保护与过流保护有什么区别解析

                                                                    过流保护电路图

      负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比,大多数的电压分配在电阻上。 当电源刚刚接通时,全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通,其集电极的电流值由下式确定:VD4=VR7+0.6。因为D4上的电压 (VD4)和R7上的电压(VR7)是恒定的,所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3,因而使其导通,接着又提供稳定的基极电 流给T4。保险导电,负载有电流流过。当电源刚接通时,电容器C1提供一段延时,从而避免T1导电和保持T2断开。 保险上的电压(VAB)通 常小于2V,具体值取决于负载电流。当负载电流增大时,该电压升高,并且在二极管D4导通时,达到分流部分T2的基极电流,T2的集电极电流因而受到限 制。由此,保险上的电压进一步增大,直到大约4.5V,齐纳二极管D1击穿,使T1导通,T2便截止,这使得T3和T4也截止,此时保险上的电压增大,并 且产生正反馈,使这些三极管保持截止状态。

      C1的作用是给出一段短时延迟,以便保险可以控制短时过载,如象白炽灯的开关电流,或直流电机的启 动电流。因此,改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10~36V的直流电,延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值,负载电流 限制为1A。通过改变元件值,负载电流可以达到10mA~40A。选择合适额定值的元件,电路的工作电压可以达到6~500V。通过利用一个整流电桥(如 下面的电源电路),该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时,C1经过负载放电。

       

    过压保护与过流保护有什么区别解析

     

      带自锁的过流保护电路

      1.第一个部分是电阻取样,负载和R1串联,大家都知道。串联的电流相等.R2上的电压随着负载的电流变化而变化,电流大,R2两端电压也高.R3 D1组成运放保护电路。防止过高的电压进入运放导致运放损坏。.C1是防止干扰用的。

      2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器。由于前级的电阻取样的信号很小,所以得要用放大电路放大,才能用放大倍数由VR1 R4决定。

      3.第三部分是一个比较器电路,放大器把取样的信号放大,然后经过这级比较,从而去控制后级的动作。是否切断电源或别的操作。比较器是开路输出所以要加上上位电阻。不然无法输出高电平

      过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。可取代传统的保险丝,广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流 过热保护,传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复, 而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态,当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能 。

    过压保护与过流保护有什么区别解析

                                                             过流保护电路图

      三、过压保护与过流保护区别

      1、负载如果是阻性负载,当电源有故障,负载上的电压有可能大幅上升,而电流的上升值不一定能超过过流保护值。此种情况宜用过压保护,例如工作在50V,可将电压保护值调至55V,如果电源故障只要电压升至55V时,电源会自动切断电压输出;负载如果是容性负载,由于大容量的电解电容器并联在一起,当电源发生故障时,电流就可能大幅度上升,而电压的升值却不甚明显,这时电源内部的过流保护部件会首先启动,电源会自动切断输出。

      2、过压保护值在面板上有一只电位器,可以人工设定。而过流保护值是不能人工设定的,机内已经定死,一般为额定电流的1.2~1.5倍。过压保护会立即快速启动,过流保护则有一秒左右的延时。

      3、过压、过流保护是针对机内故障的,因此既然发生,电源就不能自动恢复,必须关机后重新开机。

    更多相关内容
  • 过压过流保护芯片的应用: 过压过流芯片 最大输入电压 工作电压 输出电压范围 可调输出限流 输入过压关闭保护 短路保护 典型...

    过压过流保护芯片的应用:

    过压过流芯片

    最大输入电压

    工作电压

    输出电压范围

    可调输出限流

    输入过压关闭保护

    短路保护

    典型应用

    PW1502

    6V

    2.4V-5.5V

    2.4V-5.5V

    0.4A-2A(可调)

    NO

    USB端口和5V限流保护

    PW1503

    7V

    2.4V-6.0V

    2.4V-6V

    0.4A-3A(可调)

    NO

    USB端口和5V限流保护

    PW1555

    30V

    2.5V-15V

    2.5V-15V(可选固定值)

    1A-4.8A(可调)

    5V / 6.5V /14V可选

    USB端口,5V,9V至12V

    过压限流保护

    PW2601

    24V

    4,0V-6.5V

    5.1V

    0.5A -1A(可调)

    6.8V

    USB端口过压限流保护

    PW2602

    24V

    4,0V-6.5V

    5.1V

    0.5A -2A(可调)

    6.8V

    USB端口过压限流保护

    PW2606

    40V

    3.0V-20V

    3.0V-20V(可选固定值)

    <2A

    5.8V / 6.8V /14V可选

    USB端口和5V,9V至20V过压过流保护

    如上:

    左上图:是无加任何保护芯片,当有尖峰电压或者高压输入,或者DC-DC输出异常时,会造成其他三个方框电路损坏。

    左下图:通过加过压过流保护IC芯片,来进行过电压保护,和过电流保护。保护后级所有电路的功能。

    右上图:一个5V总电源,分成3个或者10个,20个USB端口充电,或者5V给其他电路供电,不说其他,一旦任意一口短路,将照成其他所有支路都是进行短路保护状态,无法工作。

    右下图:解决右上图方法就是加入PW1503,或者1502来解决这个问题,使得每一个并联的支路,变成具有自己支路独立的过流保护开关,短路保护功能,不影响其他支路的正常工作。

     

    随着消费类产品的日益丰富,电子产品的多样化,对于电路和模块的保护也是要求越来越多。例如TWS蓝牙耳机,由于需要经常从充电仓拿出来和放进去,这样的动作就是我们经常熟悉的拔插动作了,经常拔插会产生浪涌,瞬间的高压,造成芯片超过耐压值,而损坏。所以很多高端的TWS耳机和智能手表在充电输入都会串个过压保护IC或者过压过流保护芯片。

    开关拔插通电有几率产成的输入浪涌,产生瞬间尖峰高压,对于电子设备和模块供电都是一个随时的“炸弹“。这适合也是需要更高耐压输入电压范围的过压保护电压芯片,这样即使有瞬间尖峰电压产生,但是对于具有高压输入电压范围的过压保护芯片来说,是在过压保护芯片的范围内,不会有损坏出现。

    过压保护

    例如下图:输入24V时,输出电压保持5.6V最高,不会输入=输出电压,保护输出后面的电路。同时输入电压降到5.6V左右时,输出电压也会跟着降低。保持输入电压和输出电压一致。能抗住24V输入电压不损坏,实际输入的工作电压范围在7V以下。7V工作电压范围内时,输出电压也不超过5.6V.多重输入和输出电压的保护。

    ,          

     

    PW1555是一个可编程的限流开关,具有输入电压范围选择和输出电压钳位,自恢复功能,和短路保护功能,30V最高输入电压等。可调限流1A-4.8A,可选输入电压范围。

    PW1555可选三个输入电压挡位:3.6V,5V,12V(9-13V范围),由4脚选择.

    输入25V左右时,输出电压控制最高12.92V,直到输入电压降到12.92V以下时,输出电压跟输入电压一致。

    输入25V时,输出电压空载为12.92V,按下负载键,输出电压变零,无法启动负载,需要输入电压低于14V时,负载才能自动恢复正常

    输入12V,输出12V3A时,输入电压拉高,当输入电压达到14V时,输出电压关闭,输入电压再高,也是没有输出。

     PW1555的输入电压是12.30V,输出电压为12.16V,负载3A时。再负载3A时,芯片的温度在44度。 可调限流是1A-4.8A之间。

    短路保护:

    对于同一路电源总供电,多条支路并联输出的电路,防止其他支路输出抽的电流过大,其他支路输出电流小,最重要的是,当某一个支路短路时,其他全部支路也会是短路状态。所以有些设备就加了过电流和短路保护芯片产品。把每条支路脱离总供电主路的影响,当任意一条支路输出短路时,平芯微的过电流和短路保护芯片产品会断开供电,使其不会影响到其他支路的工作状态,同时还保护了设备。

    如下面的输出短路测试情况。

     

    过流限流保护开关:

    1. 很多电子设备都有个额定电流,不允许超过额定电流,过大电流会烧坏设备。所以有些设备就加了平芯微的过电流保护芯片产品。当电流超过设定电流时,设备自动断电,以保护设备。如主板CPU的USB接口一般有USB过流保护,保护主板不被烧坏。
    2. 在多口USB输出,或者多路5V,12V支路给其他供电时,为了保证每个支路互不影响,也时需要加限流过流开关芯片。来设置每个支路的最大输出电流,和隔离一个支路短路,所有支路都短路的问题。

     

    PW1503,输入5V,输出5V时,负载2.4A的工作温度是43度,负载3A时的工作温度是53度,可调限流是0.4A-3A之间。PW1502可调限流是0.4A-2A之间.适合应用在USB端口限流过流开关保护,和多口充电器,多路输出并联等。

     

    展开全文
  • 如果逆变电源出现短路的情况,那么就有可能出现烧毁的情况,想要有效避免短路情况的发生,就要充分重视逆变电源中的过流保护电路。本篇文章就将为大家介绍过流短路保护电路的设计。  现实生活中的负载...
  • 针对当电源输出端超过额定负载或短路时,会对电源造成一定的损坏,使系统无法正常工作,介绍了几种电源的过流保护具体电路,并且对其工作原理进行了分析。
  • 由于逆变电源在电路中肩负着直流...如果逆变电源出现短路的情况,那么就有可能出现烧毁的情况,想要有效避免短路情况的发生,就要充分重视逆变电源中的过流保护电路。本篇文章就将为大家介绍过流短路保护电路的设计。
  • 随着电子系统的复杂性和集成度越来越高,而工作电压越来越低,电子系统对可靠性、稳定性和安全性的要求也越来越高,电路保护设计的重要性也越来越强
  • 过流保护电路作为电源电路中不可缺少的一个组成部分,根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式,而直流电机电源较宜采用关断方式。过流保护电路首先要有一个电流取样环节,常用做法是串联一个小电阻或者是霍尔...
  • 文章目录一些常用电路的总结输入保护电路①PMOS+电容防反接和缓冲②TVS瞬态电压抑制二极管③稳压(齐纳)二极管过压保护电路①稳压二极管和三极管配合②双稳压二极管的反向串联过流保护电路光耦隔离抗干扰电路输入...

    一些常用电路的总结

    输入保护电路

    ①PMOS+电容防反接和缓冲

    在这里插入图片描述

    电路分析
    当5V没反接时,5V通过PMOS管的体二极管(DS间还没导通)到达S极,S极电压为5-0.7=4.3V,此时Ugs=-4.3V,PMOS管导通(DS间导通),体二极管被短接,电流都从DS流过,MOS管导通后DS间的内阻很小,产生的压降基本可忽略,所以5V_OUT基本等于5V。

    当5V反接时,G极是高电平,Ugs>0,PMOS管不会导通,起到保护电路的作用。

    使用PMOS管防反接,要注意以下几点

    • 在PMOS管输入端不要使用有极性的滤波电路;
    • 输入端电容C1起软启动作用;
    • 在G极串接一个电阻R1到地,防止MOS管击穿;
    • PMOS管选型时选择合适的开启电压Ugs(th);
    • 注意PMOS管的体二极管方向,即电流方向,如果S极输入,D极输出是起不来防反接作用的;
    • 这种电路一般用在低压场合,24V这类的可以用一个二极管防反接,毕竟二极管0.7V的压降相对24V是比较小的。

    ②TVS瞬态电压抑制二极管

    TVS管(瞬变电压抑制二极管),其电路符号和普通稳压二极管相同,外形也与普通二极管无异。

    当TVS管两端经受瞬间的高能量冲击时,它能以极高的速度(最高达1*10^-12秒)使其阻抗骤然降低,同时吸收一个大电流,将其两端间的电压箝位在一个预定的数值上,从而确保后面的电路元件免受瞬态高能量的冲击而损坏。
    在这里插入图片描述

    ③稳压(齐纳)二极管

    稳压二极管,英文名称Zener diode,又叫齐纳二极管 。它的电路符号是:此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定,稳压二极管是根据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。其伏安特性见图,稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用,通过串联就可获得更多的稳定电压。
    在这里插入图片描述

    稳压二极管的特点就是反向通电尚未击穿前,其两端的电流基本保持不变。这样,当把稳压管接入电路以后,若由于电源电压发生波动,或其它原因造成电路中各点电压变动时,负载两端的电压将基本保持不变

    稳压二极管在电路中常用"ZD"加数字表示,如:ZD5表示编号为5的稳压管。


    过压保护电路

    ①稳压二极管和三极管配合

    电源的输入端芯片的供电输入端,还是很有必要加一个过压保护电路。

    1、正常工作情况下,12V经过AMS1117,输出电压为5V,此时三极管Q2截止,A点电压为R2以及R3的分压,大概为0.87V,PMOS Vgs<-4V,PMOS导通,VCC正常供电;

    2、由于某些情况,比如AMS1117短路,或者其他原因使得+5V的电压意外升高,比如B点电压升高到5.5V,Q2基极A点因为有D1的限制,一直维持在5.1V,Ve>Vb,三极管就导通了,三极管导通后,C点电压接近5.5V,Q1栅极电压跟B点电压接近,MOS管关闭,于是停止对VCC的电压输出,实现过压保护。

    在本电路的实际运用中,对于输入过压保护的具体保护电压设计,与稳压二极管的参数有关,可根据稳压二极管的击穿电压的选择来设计电路。
    在这里插入图片描述

    ②双稳压二极管的反向串联

    在这里插入图片描述

    双向保护,两个二极管反向串联后对与之并联的电路可起过压保护作用,当电路过压时,二极管首先击穿短路,这样可以保护与之并联的单片机或者相应模块。电感可以过滤交流成分,电容可以保证输入或输出的电压更加稳定。电感+电容滤波稳压。

    过压保护是指被保护线路电压超过预定的最大值时,使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式(输出的电压电源断开)


    过流保护电路

    很多电子设备都有个额定电流,不允许超过额定电流,不然会烧坏设备。所以有些设备就做了电流保护模块。当电流超过设定电流时候,设备自动断电(切断负载),以保护设备。

    正常电路在工作过程中,如果负载电流超过最大值,很有可能导致电路提供的电压下降不能正常工作甚至永久损坏。特别是在电源输出接口电路中。
    在这里插入图片描述

    CTRL_LOAD是单片机输出开启负载的控制端。其输出高电平,Q2打开,负载LOAD_IN接入。负载正常的情况下电路不会有异样,但是当负载突然变大(短路或者是接错负载),保护电路会工作。

    理论上,只要三极管的基级电压小于三极管的导通电压0.7V,三极管Q1不导通,就能正常工作,加大负载后,导致Q1导通,从而拉低Q2基极,导致Q2关断,切断后面的大负载,起到过流保护作用。

    保护电路也有一定的负载能力,所以要尽量避免超过保护电路的最高负载,比如在使用电机时,电机的急停和急起会产生较大的负载电流,所以要尽量避免电机快速启动或停止


    光耦隔离抗干扰电路

    光耦的基本原理是以光作为媒介来传输电信号。所以为实现电->光转换,需要发光二极管;而光->电的转换,则需要光敏管;光耦的结构相当于把发光二极管和光敏(三极)管封装在一起。总的来说就是输入的电信号驱动发光二极管,使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出,这就完成了电-光-电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。

    条件:采用双电源。不能共地的双电源。如果你的光耦隔离电路里面,用的是一个电源,它只能是起到放大器的作用,不具备隔离的作用。

    常用的如控制继电器的电路、控制电磁阀的电路、通信的电路。因为继电器线圈或者是电磁阀都属于感性负载(感性负载就是具有和电感一样特性的负载,电感最大特性即电流不能瞬间来,也不能瞬间走),所以当他们通断的时候,可能由于回流产生一些干扰。通信电路,怕外界的线路会引入干扰,例如485通信电路,所以用光耦隔离电路分开。(通常用到传感器中)

    作用:隔离抗干扰、电平转换
    在这里插入图片描述


    输入补偿电路

    电源输入的环路补偿电路

    在这里插入图片描述

    环路补偿指的是,在闭环系统中,在反馈上加入一种电路,用来补偿系统在扰动时的性能不足,从而维持系统的稳定或者较优的状态。补偿电路一般是运放和电阻电容组成的电路。

    对于电源而言,引起输出变化的两个因素主要是,输入和负载的变化。而这两者的变化,有可能导致输出不稳定,例如输出电压震荡剧烈或者在一定的时间内无法回到额定输出电压,这对电源来说都是致命的危害,所以要进行环路补偿,使其面对外界干扰时可以无坚不摧。

    总结来说,进行环路补偿有以下两个原因
    1.从稳态考虑,希望输入和负载变化时,输出能回到稳定值。
    2.从动态考虑,系统系统在受到干扰后,能快速回到稳定值,并且超调值在可接受的范围内。
    环路补偿
    在这里插入图片描述

    电压控制型buck电路是指,用buck的输出电压作为反馈,进行比较后产生PWM波。一般采用typeIII补偿器进行补偿。

    电流型buck电路是指,不仅采用电压作为电压负反馈,而且还要电感电流(一般是峰值电流)作为电流反馈,由于是电感电流,所以少了一个L带来的极点,一般采用typeII型补偿器进行补偿。


    稳压电路

    ①二极管稳压电路

    在这里插入图片描述

    输入电压增加U0,稳压二极管两端电压变化一点点,IZ增大很多,IL没有增大的空间,所以IL*RL几乎不变。
    对于稳压管并联电路:
    在这里插入图片描述

    加正向电压,电路稳压在二极管正向导通压降值!
    加反向电压,输出稳压在反向击穿值小的那个稳压电压上上!(击穿后,电压变化一点点,电流变化很多,导致未被击穿的二极管的电流,没有增大的空间)
    对于稳压管串联电路:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    ②可调直流稳压电路

    在这里插入图片描述

    根据电容器的设计,可以在输入电压VCC_INPUT稳定之前串联电阻器给齐纳二极管供电,以便在二极管的两极之间保持稳定的电压差。其他设计在晶体管输出之后。该稳定电压称为参考电压。然后使用三极管或集成块作为比较器,通过比较单片机引脚输出电压与参考电压进行比较。

    展开全文
  • 开关电源作为现代电子产品的供电设备,不仅其性能要满足供电设备的需求,自身保护措施也很关键。为了提高开关电源的可靠性,使其能够在恶劣环境以及突发故障情况下安全可靠地工作,需要设计合理的保护电路
  • 如何设计保护电路

    千次阅读 多人点赞 2020-10-24 11:56:18
    保护电路的作用是:若开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出电压超过设计阈值时,为保护后级用电设备防止损坏,将输出电压限定在安全值范围内。 本篇博文将从省钱省心的TVS管和可靠高效...

    目录

    1、省钱省心TVS管

    1.1、TVS管特性

    1.2、TVS管选型

    1.3、实际电路应用

    1.4、总结

    2、可靠高效电路


    过压保护电路的作用是:若开关电源内部稳压环路出现故障或者由于用户操作不当引起输出电压超过设计阈值时,为保护后级用电设备防止损坏,将输出电压限定在安全值范围内。

    本篇博文将从省钱省心的TVS管和可靠高效电路设计两个方法介绍如何快速设计过压保护电路。

    1、省钱省心TVS管

    TVS(Transient Voltage Suppressors),即瞬态电压抑制器,也被称为雪崩击穿二极管,是一种二极管形式的高效能保护器件。

    1.1、TVS管特性

    TVS管有单向与双向之分,单向TVS管一般应用于直流供电电路,双向TVS管应用于电压交变的电路。

    例如,单向TVS管应用于直流电路时,如下图所示。当电路正常工作时,TVS 处于截止状态(高阻态),不影响电路正常工作。当电路出现异常过电压并达到TVS(雪崩)击穿电压时,TVS 迅速由高电阻状态突变为低电阻状态,泄放由异常过电压导致的瞬时过电流到地,同时把异常过电压钳制在较低的水平,从而保护后级电路免遭异常过电压的损坏。当异常过电压消失后,TVS 阻值又恢复为高阻态。

    TVS工作原理

    选用TVS管有以下几点重要参数:

    选用TVS管关键指标

    (1) Vrwm截止电压

    TVS 的最高工作电压,可连续施加而不引起TVS劣化或损坏的最高工作峰值电压或直流峰值电压。对于交流电压,用最高工作电压有效值表示,在 Vrwm下,TVS 认为是不工作的,即是不导通的。电路设计时最高工作电压必须小于Vrwm,否则将会导致TVS动作导致电路异常。

    (2) IR漏电流

    漏电流,也称待机电流。在规定温度和最高工作电压条件下,流过 TVS 的最大电流。TVS的漏电流一般是在截止电压下测量,对于某一型号 TVS, IR 应在规定值范围内。对 TVS两端施加电压值为Vrwm,从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流IR 。对于同功率和同电压的 TVS,在Vrwm≤10V 时,双向TVS 漏电流是单向 TVS 漏电流的 2 倍。对于一些模拟端口,漏电流会影响AD的采样值,所以TVS的漏电流越小越好

    (3) VBR击穿电压

    击穿电压,指在 V-I 特性曲线上,在规定的脉冲直流电流It或接近发生雪崩的电流条件下测得 TVS 两端的电压。测试的电流It一般选取10mA左右,施加的电流的时间不应超过400ms,以免损坏器件,VBR MIN 和 VBR MAX 是 TVS 击穿电压的一个偏差,一般 TVS 为±5%的偏差。测量时,VBR 落在VBR MIN和VBR MAX之间视为合格品。

    (4) IPP峰值脉冲电流 ,VC钳位电压

    峰值脉冲电流,给定脉冲电流波形的峰值。TVS一般选用 10/1000μs 电流波形。钳位电压,施加规定波形的峰值脉冲电流 I PP 时,TVS 两端测得的峰值电压。IPP及VC是衡量 TVS 在电路保护中抵抗浪涌脉冲电流及限制电压能力的参数,这两个参数是相互联系的。对于 TVS 在防雷保护电路中的钳位特性,可以参考VC这个参数。对于相同型号TVS,IPP越大,耐脉冲电流冲击能力越强,若在IPP相同下的VC越小,说明TVS的钳位特性越好。

    (5) 结电容Cj

    结电容是TVS中的寄生电容,在高速IO端口保护需要重点关注,过大的结电容可能会影响信号的质量。

    1.2、TVS管选型

    选用TVS管,有三个要点需要注意:

    • 电压合适能保护后级电路;
    • 引入的TVS的结电容不能影响电路;
    • TVS功率余量充足,满足测试标准,且不能比保险管先挂。

    选型的过程可以按照以下的思路步骤进行:

    • 选择TVS最高工作电压Vrmw;
    • 选择TVS钳位电压VC;
    • 选择TVS的功率;
    • 评估漏电流Ir的影响;
    • 评估结电容的影响。

    具体说明如下所示:

    (1) 选择TVS最高工作电压Vrmw

    在电路正常工作情况下,TVS应该是不工作的,即处于截止状态,所以 TVS 的截止电压应大于被保护电路的最高工作电压。这样才能保证 TVS 在电路正常工作下不会影响电路工作。但是 TVS 的工作电压高低也决定了 TVS 钳位电压的高低,在截止电压大于线路正常工作电压的情况下,TVS 工作电压也不能选取的过高,如果太高,钳位电压也会较高,所以在选择 Vrwm 时,要综合考虑被保护电路的工作电压及后级电路的承受能力。要求Vrwm要大于工作电压,否则工作电压大于Vrwm会导致TVS反向漏电流增大,接近导通,或者雪崩击穿,影响正常电路工作。

    Vrwm可以参考以下的公式:

    Vrwm≈1.1~1.2*VCC(其中VCC为电路的最高工作电压)

    (2) 选择TVS钳位电压VC

    TVS 钳位电压应小于后级被保护电路最大可承受的瞬态安全电压,VC与TVS的雪崩击穿电压及IPP都成正比。对于同一功率等级的 TVS,其击穿电压越高VC也越高,所选TVS的最大箝位电压VC不能大于被防护电路可以承受的最大电压。否则,当TVS钳在VC时会对电路造成损坏。

    Vc可以参考以下的公式:

    VC<Vmax(其中Vmax为电路能承受的最高电压)

    (3) 选择TVS的功率Pppm(或者Ipp)

    TVS产品的额定瞬态功率应大于电路中可能出现的最大瞬态浪涌功率,理论上,TVS的功率越大越好,能够承受更多的冲击能量和次数,但是功率越高,TVS的封装越大,价钱也越高,所以,TVS的功率满足要求即可。对于不同功率等级的 TVS,相同电压规格的 TVS 其 V C 值是一样的,只是 I PP 不同。故 Pppm 与 Ippm成正比,Ippm 越大,Pppm 也越大。对于某一电路 ,有对应的测试要求,设实际电路中的最大测试电流为 Iactual ,则 Iactual 可估算为:

    Iactual=Uactual/Ri(Uactual为测试电压,Ri为测试内阻)

    TVS 要通过测试,故实际电路中要求 10/1000μs 波形下 TVS 的最小功率 P actual 为:-------其中di/dt为波形转换系数,如实际测试波形为其他波形,如 8/20μs波形,建议di/dt取,如测试波形为 10/1000μs,取,实际选型中,TVS 应留有一定的裕量,TVS 的功率PPMP 选择应遵循Pppm>Pactual。

    (4) 根据所选的TVS的结电容和漏电流评估影响

    若TVS 用在高速IO端口防护、模拟信号采样、低功耗设备场合,就需要考虑结电容和漏电流的影响,两则的参数越小越好。

    选型举例

    例如:电路的正常工作电压VCC是24V,最高工作电压Vmax是26V,后级电路可承受的最高瞬态电压为50V,实验的测试波形为 8/20μs波形,测试电压500V,测试电源内阻及PPTC的静态电阻合计为2Ω。根据上述信息选择合适的TVS。

    (1) 选择TVS最高工作电压

    Vrmw≈1.1~1.2*VCC=26~28V

    (2) 选择选择TVS钳位电压

    VC<Vmax=50V

    (3) 计算实际测试波形功率:

    Pact=50*(500/3)*1/2=4166W

    根据计算结果,可以选用5.0SMDJ26A这个TVS,由于这个TVS用在电源端口,结电容和漏电流可根据具体实际电路选用。

    5.0SMDJ26A TVS关键参数

    1.3、实际电路应用

    当设备的端口的工作电压超过了TVS的最高击穿电压(VBR MAX),TVS可以看成一个低阻抗的电阻,流过的电流非常大,电阻不断发热,如果没有其他措施,这个TVS很快就会挂掉,失效的TVS大概率变成了开路,后级的电路仍然处于没有保护之中。所以最好在TVS前面加一个保险管,在TVS挂掉前,保险管先失效断路,就可以保护TVS和后级电路,如果换成自恢复保险管,故障排除后就可以自行恢复正常工作。

    TVS用于防止过压保护的工作原理

    如下图所示是RS485的过压保护电路,RS485芯片的工作电压一般是5V,能够承受的极限电压一般是12V。通常设备的工作电压一般是12V或者24V,如果误将24V电源电压接到RS485A-B线上且没有过压保护,大概率RS485芯片会物理损坏。TVS管专门用于瞬间过压保护,无法应付长时间的过压,不到0.5STVS就会因过热烧毁,后级电路就会失去保护。

    如果在TVS的前面增加自恢复PTC,且PTC的跳闸时间足够短,并且TVS的钳位电压Vc<电路最高工作电压VCC,在TVS烧毁之前PTC跳闸,就可以实现后级电路的保护。 

    TVS管和自恢复PPTC配合使用时的计算思路过程如下所示:

    (1) 保护实现的前提条件

    当外加电压达到TVS的击穿电压时,TVS开始导通,阻抗变低,流过的电流不断增大。随着电流的不断增大,PPTC的阻抗不断增大,不断发热,最终PPTC变成断路失效,整个后级电路得以保护。所以要实现电路保护,需要2个前提:

    • TVS的功率足够大,大到可以坚持到PPTC断路;
    • PPTC的动作时间要足够小,小到要在TVS失效前动作。

    (2) PPTC选型

    用于过压保护时,PPTC的选型需要满足以下几个条件:

    • 持续电流Ihold>电路最大工作电流 Iwork;
    • 最大动作时间Trip越短越好,如 SMD1812B020TF,当通过 PPTC 的电流为 8A 时,PPTC 的动作时间应不大于 0.02s;
    • 最大过载电流Imax,工作温度范围内 PPTC不能超过的电流值,超过PPTC很大概率会永久性损坏;
    • 最大工作电压Vmax,工作温度范围内PPTC不能超过的最大工作电压值,超过PPTC很大概率会永久性损坏。

    (3) TVS选型

    TVS的选型要求如下:

    • 参照:上述1.2、TVS管选型小节;
    • 计算TVS可承受最大的热量Qtvs=P*t=P/1000(规格书给出的一般是1000uS下的功率,除以1000是转换为单位S)。
    • 计算所选的TVS实际的工作热量:
    Qact=Vc*Itrip*Tptc(Vc:TVS的钳位电压;Itrip:PTC保险的跳闸电流;Tptc:跳闸电流下的跳闸时间。)
    • TVS的可承受热量实际选型Qtvs>理论计算Qact;

    电路设计举例

    如下图所示,PTC和TVS配合用于RS485过压保护,设备的供电电压是24V,RS485芯片选用MAX488,正常工作电压5V,最高可承受12V,正常工作电流<1mA,选择合适的PTC和TVS。

    PTC和TVS配合用于RS485保护

    (1) PTC选型

    由于RS485的工作电流非常小,PTC电流选择最小的即可,关键参数是跳闸时间Trip,Trip越小越好,越小跳闸时间越短,对TVS的功率要求越低,封装越小,成本越低。经过选型,SMD1812B020TF电流和电压满足要求,跳闸时间Trip是最短的,为0.02S。

    (2) TVS选型:

    • TVS电压选型

    由于RS485的工作电压VCC为5V,极限电压为12V,因此TVS的工作电压Vrwm≥5V,钳位电压≤12V;可以预选SMBJ5.0A。Vrwm=5V,Vc=9.2V。

    • TVS的功率选型

    a. 估算实际TVS需要承受的热量

    假设TVS工作在最大钳位电压,流过的电流为保险管的跳闸电流:

    Qact=P*t=U*I*t=Vc*I trip*Tptc=9.2V*8*0.02S=1.472J

    b. 估算实际TVS的实际功率

    由于厂家给出的TVS测试的功率都是在1us的脉冲宽度下测量的,因此需要将上述的估算的热量折算为1uS时对应的TVS的功率。

    Ptvs>Qact/1us=1.472J/1us=1472W
    
    换算成峰值电流为:Ipp=P/Vc=1472W/9.2V=160A

    因此,最终TVS选择Vc=9.2V,Ipp=163的SMCJ5.0A。

    有的朋友认为上述的计算过程没有降额,实际上上述的计算过程基本都是按照极端的情况,忽略了PTC随着温度升高的电阻指数型增加,PTC上的电阻会分担很大一部分电压,到后期PTC濒临断路,TVS的承受压降几乎为零。因此不但不用降额,甚至TVS的功率可以选择乘以实际计算的0.5~0.8系数。

    1.4、总结

    TVS用于过压保护存在两个局限性:小信号和低速。

    (1) 小信号问题

    小信号比较好理解,我们电路用的是正常电流0.2A的PTC,但是选用的是160A的TVS,比例接近800倍,不可想象,如果用一个2A的PTC电源端口,TVS的功率需要超过15KW,售价接近10元,这个成本几乎是没人能接受的。

    由于PTC是自恢复,故障去除后又可以正常工作,避免了频繁更换的烦恼,但是PTC的跳闸时间较长,同等是0.2A的玻封保险管,电路达到8A的时候,几乎是10ms以内就可以跳闸,而PTC最短是200ms,这就导致了TVS的功率必须选得更大,以坚持到PTC跳闸(PTC要比TVS先失效才能起保护作用)。

    (2) 低速的问题

    一般的TVS的结电容为几十pF到数百pF,同功率等级,TVS电压越低,结电容越大,在小信号端口使用的功率TVS,除非是低电容的TVS,常规的功率TVS结电容都会在几十pF,因此小信号的速率不能过高,最好不要超过1Mbps。

    (3) 精确度问题

    上文提到的计算过程基本都是估算的,这是因为TVS和PTC属于电压和电流敏感型器件,失效模式都是热失效,细心的朋友会发现,厂家的TVS手册提供的电压、电流、温度等关系,都是给出一个大概的曲线图,都没有给出精确的计算公式。

    本文计算时虽然使用了精确的公式,但是都是极端情况下的,实际选用的TVS可以比计算值乘以系数0.5~0.8问题都不大,具体以实物测试为准。例如上例计算选择160A的TVS,实测使用100A的也能满足要求。

    2、可靠高效电路

    简单的过压保护电路一般加个TVS可以实现,当外部有瞬间高能量冲击时候它能够把这股能量抑制下来,虽然功率高,上千W都可以,但是维持抑制的时间很短很短,万一器件损坏或者长时间工作电压高于正常工作电压的时候,就力不从心了。

    所以最好的办法是设计一个智能电路了,如下所示:

     Vin正常输入电压时,稳压管没有反向击穿,R3,R4电流基本为0。PNP三极管的Vbe=0,即PNP三极管不导通。PMOS管Q4的Vgs由电阻R5,R6分压决定,PMOS管导通,即电源正常工作。

    当Vin输入大于正常输入电压,此时Vin>Vbr,稳压管被击穿,其上电压为Vbr。PNP三极管Q1导通,VCE≈0,即PMOS管的Vgs≈0,PMOS管不导通,电路断路,即实现了过压保护。

    若精度要求高,当然也可选用电压检测IC,实现电压监测。


    参考资料:

    TVS选型,让老人新人都能得心应手!

    老宇哥手把手教你分析过压保护电路设计,你GET到精髓了吗?

    【干货分享】TVS用于常规过压保护

    MOS管防反接防过压电路

    展开全文
  • 前言:人们在开关电源技术领域是边开发相关电力电子器件,边开发...辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源电路图详解 一、主电路 从交流电网输入、
  • 家用电子保安器,既可进行过流保护,也能起人体触电保安作用。当出现触电电流或过电流时,电路可在0.1s内将电源切断。当触电者脱离现场,或负载恢复正常状态后,经几秒钟可自动恢复供电。 在中,降压整流电路使...
  • 这凸显了栅极驱动器电路以及过流检测和保护功能的重要性。本文讨论现代工业电机驱动中成功可靠地实现短路保护的问题。  工业环境中的短路  工业电机驱动器的工作环境相对恶劣,可能出现高温、交流线路瞬变、机械...
  • 该装置的调试十分简单,当电网电压为220V时,调整RP,使VDW不击穿,当电压升高至250V,VT饱和导通即可,调试时用一调压变压器来模拟市电的变化更方便。
  • 难以满足MMC换流站IGBT工作要求的情况,提出了将开关电源和驱动电路集成在同一电路板上,并且对电压反馈电路、过载保护电路、光耦隔离电路、过流检测与保护电路进行了具体设计。实验结果表明,本设计方案能很好地...
  • 主要包括直流推挽升压电路、正弦逆变电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、主控制器和点阵液晶构成。其中,直流升压部分将输入电压升高至输出正弦交流...以实现短路保护、过压欠压保护、过流保护、闭环稳压等功能。
  • 在逆变器的设计制造过程当中,过流短路保护是非常重要的一个环节,其很大程度上决定了逆变器在实际使用中的安全性问题,如果过流短路保护电路失效,那么逆变器将很有可能烧毁,因此短路保护电路对逆变器的作用大。
  • 该文主要讲述了电子镇器中电压保护电路的设计思路,以及相应的浪涌吸收元器件压敏电阻器电参数的选型方法。
  • lm358充电器应用电路

    2020-07-14 06:47:41
    LM358充电器电路图 220V交流电经LF1双向滤波.VD1-VD4整流为脉动直流电压,再经C3滤波后形成约300V的直流电压,300V直流电压经过启动电阻R4为脉宽调制集成电路IC1的7脚提供启动电压,IC1的7脚得到启动电压后,(7脚...
  • 24V过流保护图 24V过压保护图 简单的开关电源电路图(三) 单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管VT1导通时,VD2也 导通,这时电网向负载...
  • 零脉冲电路(1)、导通比电路(2)、过流截止电路(3)、“与”门电路(4)和脉冲变压器(5)组成晶闸管控制电路。电炉负载RL,温度传感器BST及PID调节器通过外控开关S与调功器组成闭环控制,可自动调节电路温度。 ...
  • 开关电源作为现代电子产品的供电设备,不仅其性能要满足供电设备的需求,自身保护措施也很关键。为了提高开关电源的可靠性,使其
  • 工业电机驱动IGBT过流和短路保护的问题及处理方法.docx
  • LED阻容降压电路图

    2020-08-06 12:10:21
    led阻容降压电路图 图2.3.3(a)所示是一款较简单的LED灯实用电路,该灯使用220 V交流电源供电。220 V交流电经C1降压电容降压后,经全波整流桥整流,再通过C2滤波后经限电阻R3给串联的LED提供恒流电源。LED的额定...
  • 文章内有大多数的电路说明和元器件组合电路说明,伴随电路图和文字的组合说明,详细全部概括,电源电路,放大器、脉冲电路、反相器等等很多电路设计
  • 过压过流保护芯片完整篇

    千次阅读 2020-12-22 17:01:48
    过压过流保护芯片,应用讲解,电路板测试 随着消费类产品的日益丰富,电子产品的多样化,对于电路和模块的保护也是要求越来越多。例如TWS蓝牙耳机,由于需要经常从充电仓拿出来和放进去,这样的动作就是我们经常...
  • 硬件设计参考之——PLC电路图
  • 提到构造简单功能强大的芯片,UC3842绝对...其管脚数偏少,却能够最大程度提高效率,但随着效率的提升,UC3842的所构成的开关电源保护电路问题也逐渐暴露出来。本篇文章就针对这个问题,对UC3842进行较为全面的分析。
  • 本文主要介绍了简易带过流保护直流电机电源设计的详细步骤。包括工作原理,电路设计等。作后将实验结果进行分析做出结论。采用LM317集成稳压器设计的小功率直流电机电源,电路结构简单,效率高,成本低,输出电压...
  • 在本篇文章当中,小编为大家整理了关于UC3842开关电源保护电路改进方法,从典型应用、缺陷、改进等几个方面对UC3842的保护电路改进问题进行了较为详细的分析和讲解希望大家在阅读本篇文章之后能够有所收获。

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 9,957
精华内容 3,982
关键字:

交流过流保护电路图