经典的电路保护方案,会使用被动元器件,如保险丝, 瞬态电压抑制器件等,来进行电路保护。
下图是典型的电路保护方案:
图 1 典型的电路保护方案
当输入电压过高,可以使用瞬态电压抑制器件,如瞬态抑制二极管(TVS),把过多的能量传导到地。当电流过大,可以串联保险丝,过大的电流会使保险丝熔断,从而保护电路。
1. 瞬态电压抑制器件
它们结构和特性有一定的区别,但都有类似的工作方式:当电压超过器件阈值时,分流多余的电流。
图 2 TVS 解决浪涌原理
当输入端出现过电压情况时,TVS导通,并通过将多余的能量分流到地(GND),来保护电路免受过压的危险。
不同瞬态电压抑制器件的响应时间:
尽管TVS装置能有效地抑制非常高的电压偏移,但当面临持续的过电压事件时,它们不能免受损坏,因此需要定期监测或更换装置。而GDT的响应时间可能只有几微秒,但可以处理更大的浪涌。
2.过流保护 - 保险丝
串联保险丝,当电路电流过大时,会使保险丝熔断,从而保护电路。同时也带来了维护更换的问题。也可使用可复位保险丝(PTC)降低维护要求。
可复位保险丝可以看成一个正温度系数地电阻,电流越大,自身发热越大,导致自身电阻急剧增加,从而达到抑制电流的效果。
保险丝熔断时间
在Digi-Key网站可以根据响应时间快中慢来选择合适的保险丝。
图 3 保险丝熔断时间
保险丝响应时间不是越快越好,如一些电机应用,启动电流可能非常大,导致在启动阶段误操作,烧坏了保险丝。同样在更换保险丝的时候,需要注意,更换保险丝的响应时间最好和之前使用的保险丝一致,否则可能会有意想不到风险。
3.最后
当然被动保护器件不止几种,也可以使用二极管来应对反极性连接的问题,或者通过电容电感构成的滤波器来解决较小的瞬态电流电脑。了解项目中各种潜在的危险。 然后根据项目具体的要求,对症下药,合理选择合适的电路保护方案,才能事半功倍。
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