简单的限流保护电路图大全（六款简单的限流保护电路设计原理图详解） - 全文
 
来源：网络整理 作者：2018年03月01日 11:34
 
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关键词：限流保护电路
 
 
 
简单的限流保护电路图（一）
 
限流保护电路最基本的原理图如下：
 
 
当电流小于设定值时，由R1提供P3的偏置电流，P3饱和导通，对电流不起控制作用；当电流大于或等于设定值时，R上的压降增大，R上的压降与三极管结压的和接近R2的压降，于是开始限制P3通过的电流，这样就把电流限制在一定的水平。也可将R2换成一个稳压管，限流更为精确。上述保护电路的缺点是当电流超载时，特别是发生短路时，所有压降都降在三极管上，存在一定的功耗。大家可以根据需要，把保护电路设计成具有自锁功能。也就是当电流没有超载时，三极管完全导通，当发生短路时，则将三极管完全关闭。简单的原理图如下：
 
 
此电路的缺点是保护后没有输出，即使撤消短路也不能自行恢复。需要人工启动，把负载断开或用一个按键将R2短路。大家可以自行把P2改换成场效应管。使得保护电路未工作时损失的压降降低。
 
简单的限流保护电路图（二）
 
在某些直流/直流转换器中，芯片上的逐周期限流措施在短路期间可能不足以防止故障发生。一个非同步升压转换器可通过电感器和箝位二极管来提供一条从输入端到短路处的直接通路。当负载存在短路时，不管集成电路中限流保护功能如何，流过负载通路的极大电流可能会损坏箝位二极管、电感器和集成电路。在一个SEPIC（单端初级电感变换器）电路中，耦合电容会中断这条道路。因此，当负载存在短路时，也就不存在电流从输入端流到输出端的直接通路。但是，如果所要求的最短导通时间比专用负载周期还短，则电感器电流和开关电流就会迅速增大，造成集成电路故障、输入端过载，或两种情况兼而有之。甚至在某些降压稳压器中，负载周期的种种限制有时也会使开关导通时间过长，以致无法在输出短路时保持控制，特别是在极高频率集成电路的输入电压非常高的时候。使用单个晶体管方法，可以在负载过载或短路致使电感电流开始失控时，将VC脚（误差放大器的输出端）电压下拉，这样就可以防止SEPIC电路发生短路故障（图1）。
 
 
下拉VC引脚电压可迫使集成电路停止开关功能，跳过最短导通时间开关周期，使每个电感器中的电流下降。在短路期间，L1中的峰值电流（因开关周期数有限而降低）与L2中的峰值电流之和等于开关的峰值电流，即低于LT1961EMS8E的1.5A极限值。
 
简单的限流保护电路图（三）
 
限流保护电路工作原理
 
图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的电流信号作为输入信号，通过一个由D1，R1，C1组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持在限定值。由于D2存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。
 
 
图1  限流保护电路
 
下面以正激变换器为例，阐述限流保护电路的工作原理。
 
正激变换器如图2所示。设图1中A点电压为va，B点电压为vb，C点电压为vc，图2中流过开关管的电流为is，电感电流为iL，输出电流为io。电流取样变压器原边电流，即流过开关管的电流is。并作以下假定：
 
 
图2  正激变换器
 
1）二极管D1的导通压降是VD1并保持不变；
 
2）R1在实际电路中的作用是与C1组成RC吸收网络吸收尖峰，这里假定为零；
 
3）正激变换器电感L电感量较大，电路工作在CCM模式且电感电流波动较小。
 
则正激变换器限流保护电路的理论工作波形如图3所示。其一个开关周期可以分为3个工作阶段。
 
阶段1（t0－t1）t0时刻vg》0，开关管S及二极管DR1导通，iL线性上升，所以，原边电流is也线性上升，va也随之上升，此时间段va－vb《VD1，二极管D1处于关断状态，vb通过R3放电，呈下降趋势。
 
阶段2（t1－t2）t1时刻va－vb》VD1，二极管D1开始导通，vb随着va线性上升。
 
阶段3（t2－t3）t2时刻vg=0，S关断，is=0，则va=0，二极管D1关断，vb通过R3放电，直到下一周期的到来。
 
从图3中可以看到vb是一个波动的电压，但是在实际电路中，由于图1中时间常数R3C1取得比较大，vb的波动很小，可以近似为一个直流电压。
 
 
图3  正激变换器限流保护电路理论波形
 
根据假定3），电感电流的波动较小，即va的斜率比较小，另外VD1较小（是因为流过二极管的电流很小，实验中采用1N5819实测值为200mV左右），则vb的值近似地等于vaD（va在DT时间内的平均值）。从图3中可以看到VaD与输出电流io成正比，也即vb近似与输出电流io成正比，假定vb=KioK为常数。
 
我们知道，当限流保护电路工作并达到稳定状态时，vb=vc=vref=Kio，此时输出电流io即为限流保护值。因此，通过改变参考电压Vref即可改变限流保护值。
 
简单的限流保护电路图（四）
 
 
简单的限流保护电路图（五）
 
 
1、限流的大小I=U/RX其中U为三极管的开启电压，电阻RX最好选用线绕电阻，减少温度对需要限制的电流大小的影响。温度系数不好的电阻会影响限流的效果。
 
2、工作原理：1当输入电流Iin小于限流I时，电阻RX上的压降小于三极管9012的开启电源Uon。此时三极管9012是处于截止状态的。输入电压通过
 
电阻R1和R2分压，使场效应管Q1的源极S和栅极G产生足够的压差。从而使Q1管导通。使电路正常工作。2当输入电流Iin大于限流电流I时，电阻RX上的压降大于三极管9012的开启电源Uon。此时三极管9012是处于导通状态的。输入电压就直接加在Q1管的栅极，此时Q1管的源极和栅极电压大致相等。从而使Q1管截止。断开电路，使电路处于保护状态。从而避免电流过大，毁坏负载。3、Q1和Q2具有相同的功能，给电路提供双重保护。
 
4、电路中的各个元件参数是根据限流350毫安设定的。9012的开启电压约为0.55伏。所以可确定RX=0.55V/0.35A=1.57欧姆。5、Z1和Z2为瞬态抑制二极管。防止输出电压异变，保护负载电压不受尖峰电压的影响，如雷击等。
 
简单的限流保护电路图（六）
 
采用二极管的稳压电源限流保护电路
 
 
二极管ＶＤ并接于限流取样电阻两端，限流电阻上的取样电压达到二极管导通电压时，二极管起到旁路调整管基极电流的作用，限流输出电流。

设计简单带通滤波电路
 
电路所要满足的基本要求：
 
1：截止频率为300HZ到100KHZ，截止频率误差的绝对值不大于10%；
 2：带内波动小于3dB；
 3：通带增益0.2~1之间可调；
 
电路附加要求
 
带外衰减不小于60dB/十倍频
 
设计思路
 
1：要满足带外衰减不小于60dB/十倍频，由 n x 20dB/十倍频可得，需要设计一个四阶的带通滤波电路；
 2：截止频率与带内波动按照模电书或网上的进行计算设计即可:；
 3：通带增益可调，在不破坏带通滤波电路基本要求的前提下，在整体电路前加两个反向放大电路，第一个用电位器取代电阻，用来控制电压衰减倍数，第二个电阻比值相同，进行相位调整。
 
带通滤波电路
 

 上面阻值与计算值相比有所调整，这是为了焊接方便且减少错误，尽量选用较为常见的阻值大小
 
衰减电路
 

 电位器大小的选定根据电路通带增益大小以及带通滤波电路放大倍数进行计算
 
设计思路大概就是这样，也可根据题目要求的不同进行修改，，，
 如果有什么问题，希望能够指正，谢谢。。

 
一种简单的无源限幅电路的设计
 
设计需求
设计方案
仿真结果
 

 
设计需求
 
有很多地方需要对输入端或者输出端的信号进行限幅。最近在做的一个电路对输入端有比较严格的信号幅度限制，所以需要在电路的输入端加上一个无源限幅电路，将高幅度信号进行限幅。
 
设计方案
 
本方案采用的是两个稳压二极管来对信号进行限幅的。如下如所示，稳压二极管采用稳压值为3.3V二极管1N4728，二极管的种类可以根据自己电路中具体的限幅幅度来选择。请注意R1的存在是必须的，电阻值在kΩ级就可以。
 
 
仿真结果
 
下图是无源限幅电路在Multisim中的仿真结果，蓝色的信号是原输入信号，信号峰峰值为16V，黄色的信号是限幅之后的信号，峰峰值在2V左右。右图可知，该无源限幅电路工作鲜果良好。
 

设计步骤
 
1） 分析设计要求
 

 
 
电压增益可以用于计算电压放大倍数；最大输出电压可以用于设置电源电压
 

 
 
输出功率可以用于计算发射极电流；在选择晶体管时需要注意频率特性。
 
2）确定电源电压
 
在第一个图中我们观察到最大输出电压幅值为5V， 
 三极管输出电压幅度由Vc极电压决定，而Vc端的电压要设置为电源电压的1/2左右。在这里我们设置为电源电压为15V
 
（为了使信号正负能有对称的变化空间,在没有信号输入的时候,即信号输入为0,假设Uce为电源电压的一半,我们当它为一水平线,作为一个参考点。当输入信号增大时,则Ib增大,Ic电流增大,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之增大,Uce=VCC-U2,会变小。U2最大理论上能达到等于VCC,则Uce最小会达到0V,这是说,在输入信增加时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到0V. 同理,当输入信号减小时,则Ib减小,Ic电流减小,则电阻R2的电压U2=Ic×R2会随之减小,Uce=VCC-U2,会变大。在输入信减小时,Uce最大变化是从1/2的VCC变化到VCC。这样,在输入信号一定范围内发生正负变化时,Uce以1/2VCC为准的话就有一个对称的正负变化范围。）
 
3）选择晶体三极管
 
用三极管需要考虑的问题： 
 1）耐压够不够 
 2）负载电流够不够大 
 3）速度够不够快（有时却是要慢速） 
 4）B极控制电流够不够 
 5）有时可能考虑功率问题 
 6）有时要考虑漏电流问题（能否“完全”截止）。 
 7）一般都不怎么考虑增益（我的应用还没有对此参数要求很高） 
 
4）确定发射极电流Ie
 
根据发射极的频率特性与发射极的频率特性关系。小信号共发射极的发射极的电流大小为0.1到数毫安。
 
5）确定Rc和Re的值
 
通常Vce设定为VCC的一半，Vce=Ic*（Rc+Re），Rc和Re跟放大倍数有关。 
 
6）确定基极偏置电路R1和R2的值
 
我们已知Ic值，由Ic=β*Ib（β一般取100 ），然后估算流过R1的电流值，一般取值为Ib的10倍左右。计算R1和R2。
 
R1、R2为三极管V1的直流偏置电阻,什么叫直流偏置?简单来说,做工要吃饭。要求三极管工作,必先要提供一定的工作条件,电子元件一定是要求有电能供应的了,否则就不叫电路了。在电路的工作要求中,第一条件是要求要稳定,所以,电源一定要是直流电源,所以叫直流偏置。为什么是通过电阻来供电?电阻就象是供水系统中的水龙头,用调节电流大小的。所以,三极管的三种工作 状态“:载止、饱和、放大”就由直流偏置决定,在图1中,也就是由R1、R2来决定了。
 
7）确定耦合电容C1和C2
 
C1与输入阻抗，C2与连接在输出端的负载电阻分别形成高通滤波器。要经过计算中心频率劲儿得到C1和C2的值。
 
C1,C2为耦合电容,耦合就是起信号的传递作用,电容器能将信号信号从前级耦合到后级,是因为电容两端的电压不能突变,在输入端输入交流信号后,因两端的电压不能突变因,输出端的电压会跟随输入端输入的交流信号一起变化,从而将信号从输入端耦合到输出端。但有一点要说明的是,电容两端的电压不能突变,但不是不能变。