過電流保護(hù)是當(dāng)電流超過預(yù)定的最大值時(shí)，使保護(hù)裝置動(dòng)作的一種保護(hù)方法。當(dāng)流經(jīng)被保護(hù)原件的電流超過預(yù)設(shè)值時(shí)，保護(hù)裝置啟動(dòng)。

過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)的幾種常見實(shí)現(xiàn)方式。

過電流保護(hù)元件(保險(xiǎn)絲)

如上圖所示，保險(xiǎn)絲的種類很多，可以根據(jù)應(yīng)用來選擇。熔斷器是一種常見的過流保護(hù)器件，尤其是PTC自恢復(fù)熔斷器被廣泛應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)中。其外觀如下圖所示。

工作原理如下:過流時(shí)，PTC自恢復(fù)熔斷器快速反應(yīng)，自身組織增大，形成過流保護(hù)。當(dāng)電流恢復(fù)正常時(shí)，PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲會(huì)恢復(fù)到低阻狀態(tài)，不會(huì)影響電路。由于PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲可以自動(dòng)復(fù)位，許多電路設(shè)計(jì)者在過流事件可能由用戶故障引起的情況下選擇PTC自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。PTC通常連接到以下結(jié)構(gòu)電路，用于過流保護(hù)。

由分立元件構(gòu)成的保護(hù)電路

電路1

原理分析:首先，左邊的CRTL負(fù)載是單片機(jī)輸出啟動(dòng)負(fù)載的控制端。CRTL負(fù)載輸出高電平，Q2導(dǎo)通，負(fù)載輸入連接。在正常負(fù)載情況下，電路不會(huì)出現(xiàn)異常，但當(dāng)負(fù)載突然變大時(shí)(如短路或負(fù)載接線錯(cuò)誤)，保護(hù)電路就會(huì)發(fā)揮作用。讓我們分析一下過載保護(hù)的電路，即QRR4和R5。Q1是一種傳統(tǒng)的硅管，導(dǎo)通電壓降約為0.7V。在上圖中，可以在沒有任何負(fù)載的情況下計(jì)算Q1的基極電位:

VQ1b=(R3 R4)/(R3 R4 R5)*5≈0.314V

當(dāng)負(fù)載接通時(shí)，R3上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓降，推動(dòng)Q1的基極電位升高。我們默認(rèn)當(dāng)負(fù)載連接到0.7V時(shí)，晶體管Q1會(huì)動(dòng)作，所以我們可以從理論上計(jì)算負(fù)載電路會(huì)關(guān)斷多大:

IB =(0.7-VQ1b)/R3 = 0.386v/10 = 0.0386 a = 36毫安

也就是說，理論上這個(gè)電路最多可以連接36mA的負(fù)載。負(fù)載超過36mA后，Q1的基極電位升高0.7V，超過三極管的理論導(dǎo)通電壓，導(dǎo)致Q1導(dǎo)通，從而拉低Q2的基極，導(dǎo)致Q2關(guān)斷，最終切斷后面的大負(fù)載，起到過流保護(hù)的作用。

器件選擇要注意:R3要注意它的精度和封裝，根據(jù)需要的功耗選擇合適的封裝，避免因?yàn)榉庋b小導(dǎo)致功耗大而導(dǎo)致器件過熱。Q2根據(jù)負(fù)荷要求有一定的余量。

注意:

這個(gè)電路在實(shí)際運(yùn)行中存在一些問題。可以在評(píng)論區(qū)留言分享一下這個(gè)電路的問題。你可以看看這個(gè)模擬，看看問題出在哪里。

電路2

前段時(shí)間發(fā)了一篇文章。

硬件工程師必備的過壓保護(hù)電路

作者:南山掃地僧

有網(wǎng)友留言說這個(gè)電路可以轉(zhuǎn)化成過流保護(hù)電流。原理是這樣的:在電源輸入端串聯(lián)一個(gè)采樣電阻到PMOS的源極S，那么這個(gè)采樣電阻就會(huì)有一個(gè)電壓差，三極管的Be就接在這個(gè)電阻上。當(dāng)電壓差大于Vbe時(shí)，Vgs為零，PMOS關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)。

修改前的電路:

修改后的電路:

集成芯片過流保護(hù)電路

隨著電路集成度的不斷提高，越來越多的多功能模塊被集成到芯片中，過流保護(hù)芯片也越來越多的應(yīng)用在電路設(shè)計(jì)中。

過流保護(hù)芯片有兩個(gè)主要原理:打嗝(恒流)和閂鎖。

HIC:一種以恒流存在，一般可恢復(fù)，故障排除后自動(dòng)恢復(fù)；

Latch off:一個(gè)被鎖定，故障解除后無法恢復(fù)。一旦被保護(hù)，需要重啟(如復(fù)位VCC或其他使能引腳)；

下圖是一款限流芯片的內(nèi)部功能框圖，其主要工作原理如下:通過功能框圖我們可以看到，該芯片具有欠壓保護(hù)功能和使能引腳EN，內(nèi)部集成了電流檢測(cè)和熱保護(hù)功能。

啟用和欠壓保護(hù)功能:

當(dāng)en引腳使能且輸入電壓高于UVLO mosfet時(shí)，芯片啟動(dòng)，內(nèi)部功率mos晶體管開啟，呈現(xiàn)低阻抗?fàn)顟B(tài)。當(dāng)en引腳禁用或輸入電壓低于UVLO時(shí)，芯片關(guān)閉，內(nèi)部功率mos處于高阻態(tài)。

電流設(shè)置功能:

RST引腳可用于通過將電阻下拉至地來設(shè)置限流閾值。一般在不同的范圍內(nèi)，限流的準(zhǔn)確度會(huì)略有不同。一般限流公式手冊(cè)都會(huì)給出或者以表格的形式列出。

過電流保護(hù)功能:

當(dāng)輸出電流超過設(shè)定的閾值電流時(shí)，內(nèi)部功率mos管的導(dǎo)通電阻增大，輸出電壓VOUT增大，從而限制輸出電流繼續(xù)增大。此時(shí)芯片進(jìn)入恒流狀態(tài)。如果負(fù)載繼續(xù)增加，輸出電壓VOUT會(huì)繼續(xù)降低，輸出電流也會(huì)降低，直到VOUT下降到接近0V，輸出電流最低。

過熱保護(hù)功能:

進(jìn)入限流狀態(tài)后，由于VOUT下降，mos晶體管兩端的壓降增加，芯片內(nèi)部結(jié)溫上升。當(dāng)超過過溫保護(hù)閾值時(shí)，mos管關(guān)斷，電流降至零，芯片溫度下降重復(fù)導(dǎo)通，以此類推。

目前上述的內(nèi)容應(yīng)該能夠?yàn)榇蠹医獯鸪龃蠹覍?duì)于什么是過電流(運(yùn)行中過電流)的疑惑了，所以如果大家還想要了解更多的知識(shí)內(nèi)容，也可以關(guān)注本站其他文章進(jìn)行了解哦。

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