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分析一个常用的过流保护电路

孔乙不己 8号线攻城狮 2022-05-20


过流保护的概念:
过电流保护(Over Current Protection)就是当电流超过预定最大值时,使保护装置动作的一种保护方式。当流过被保护原件中的电流超过预先整定的某个数值时,保护装置启动,并用时限保证动作的选择性,使断路器跳闸或给出报警信号。过流保护电路在电路设计中我们经常会遇到,上图是一个常用的过流保护的设计。下面大概讲一讲其工作的原理。
原理分析:
首先左侧CRTL-LOAD是单片机输出开启负载的控制端。CRTL-LOAD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(短路或者接错负载情况下)时,保护电路开始起作用。
下面分析一下过载保护部分的电路,即Q1、R3、R4、R5组成部分。Q1是常规的硅管,导通压降大致在0.7V,上图中在不接任何负载的情况下,Q1的基极电位可以计算出:
VQ1b=(R3+R4)/(R3+R4+R5)*5≈0.314V
因为当负载接入时,会在R3上产生压降,从而推动Q1基极电位增大,我们默认理想情况下0.7V时,三极管Q1会动作,由此理论上可以计算出接入多大负载电路会关断:
Ib=(0.7-VQ1b)/R3=0.386V/10=0.0386A=38.6mA
即理论上此电路最多可以接入38.6mA的负载,超过38.6mA之后,由于负载增大,导致Q1基极电位增大超过三极管理论开启电压0.7V导致Q1导通,从而拉低Q2基极,导致Q2关断,最终切断后面的大负载起到过流保护的作用。
器件选取需要注意:
R3要注意其精度以及封装,根据需要的功耗选择合适的封装,避免小封装对应大功耗导致器件过热。
Q2根据负载要求留有一定余量。
任何电路都不一定完美,这个电路也一样,大家可以在留言区发表自己独到的见解。

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