常见的电路保护

电路保护的常见类型~

过流保护（over current）是当电流过大时自动断电，防止电路中的元器件因超过额定电流而造成的损坏。过压保护(Over-Voltage Protection)主要是防止过电压或静电放电(Discharge Suppression)对电子元器件的损坏，被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口(USB,IEEE1394,HDMI,SATA)等各种电子系统产品，尤其是电子通讯设备,对于如何避免因为电压异常(Over-Voltage or EOS(Electrical Over-Stress))或静电放电(ESD)而对电子备造成伤害损失尤为重要。过温保护（OT）温度保护组件从商品化到现在，已经走过了一个甲子，目前过温保护组件广泛运用于对温度有特殊要求的场合，此类保护组件按照作动原理可分为化学药品作动型、低温合金作动型，其中化学药品作动型产品的主要特点是可以做低温型产品（目前有做到48℃），但结构较为复杂，成本较高；低温合金型作动主要是一根直径较大的低温熔丝起导通作用，必须保证在通过额定电流产生的热量不会使熔丝熔化，此低温熔丝一般是通过调节锡（Sn）、铜（Cu）、银（Ag）、铋（Bi）、铟（In）等成份的比例来调节其熔点。过温过流保护（TFR）近年来，随着应用的提升, 单纯的温度保护功能, 已不能满足日新月异电器、电机、马达及3C产品安全保护的需求, 因此再研发出能因应因温度、电流及电压异常情况下同时监控并及时保护的组件, 而此样组件的兴起主要以锂离子电池及锂高分子电池为最大应用。过流过压（OCOV）随着现代电子产品的复杂化，对于保护组件运用的要求也日益提高，如保护的全面性、有限的预留空间等，随着这些要求的提出，保护组件界掀起了一场组合封装的热潮，如上面提到过流过温保护也算组合封装的一种，但过流过压保护组合封装产品目前大多数还处在研发阶段，还没有成熟的商业化产品面市。

电路保护中，常用的保护元器件有：TVS二极管、ESD静电保护二极管、陶瓷气体放电管、玻璃放电管、自恢复保险丝、半导体放电管、压敏电阻等等。
瞬态TVS抑制二极管
瞬态抑制器TVS二极管广泛应用于半导体及敏感器件的保护，通常用于二级保护，用在陶瓷气体放电管之后的二级保护，也可直接用于产品的一级保护。其特点为反应速度快(为 ps 级) 、小体积、脉冲功率大 、箝位电压低等。其 10/1000μs波脉冲功率从200W ～30KW，脉冲峰值电流从 0.52A～544A ，击穿电压从6.8V～550V，便于各种不同电压的电路使用。
压敏电阻
压敏电阻的响应时间为ns级，比空气放电管快，比TVS管稍慢一些，一般情况下用于电子电路的过电压保护。压敏电阻的结电容一般在几百到几千pf的数量级范围，不宜直接应用在高频信号线路的保护中，应用在交流电路的保护中时，因为其结电容较大会增加漏电流，在设计防护电路时需要充分考虑。压敏电阻的通流容量较大，但比气体放电管小。贴片压敏电阻主要用于保护元件和电路，防止在电源供应、控制和信号线产生的ESD。
陶瓷气体放电管
防雷器件中应用最广泛的是陶瓷气体放电管，无论是直流电源的防雷还是各种信号的防雷，陶瓷气体放电管都能起到很好的防护作用。其最大的特点是通流量大，级间电容小，绝缘电阻高，击穿电压可选范围大。
半导体放电管
半导体放电管是一种过压保护器件，是利用晶闸管原理制成的，依靠PN结的击穿电流触发器件导通放电，可以流过很大的浪涌电流或脉冲电流。其击穿电压的范围，构成了过压保护的范围。固体放电管使用时可直接跨接在被保护电路两端。具有精确导通、快速响应（响应时间ns级）、浪涌吸收能力较强、双向对称、可靠性高等特点。
玻璃放电管
玻璃放电管（强效放电管、防雷管）是20世纪末新推出的防雷器件，它兼有陶瓷气体放电管和半导体过压保护器的优点：绝缘电阻高（≥10^8Ω）、极间电容小（≤0.8pF）、放电电流较大（最大达3 kA）、双向对称性、反应速度快（不存在冲击击穿的滞后现象）、性能稳定可靠、导通后电压较低，此外还有直流击穿电压高（最高达5000V）、体积小、寿命长等优点。其缺点是直流击穿电压分散性较大（±20%）。
自恢复保险丝
自恢复保险丝PPTC就是一种过流电子保护元件，采用高分子有机聚合物在高压、高温，硫化反应的条件下，搀加导电粒子材料后，经过特殊的工艺加工而成。电路正常工作时它的阻值很小（压降很小），当电路出现过流使温度升高时，阻值急剧增大几个数量级，使电路中的电流减小到安全值以下，从而使后面的电路得到保护，过流消失后自动恢复为低阻值。
ESD静电放电二极管
ESD静电放电二极管是一种过压、防静电保护元件，是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD静电二极管是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容，具有优异的传输线脉冲（TLP）测试，以及IEC6100-4-2测试能力，尤其是在多采样数高达1000之后，进而改善对敏感电子元件的保护。

电路保护器件

鉴于电源电路存在一些不稳定因素，而设计用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路。在各类电子产品中，保护电路比比皆是，例如：过流保护、过压保护、过热保护、空载保护、短路保护等等，本文就整理了一些常见的保护电路。

电机过热保护电路

生产中所用的自动车床、电热烘箱、球磨机等连续运转的机电设备，以及其它无人值守的设备， 因为电机过热或温控器失灵造成的事故时有发生，需要采取相应的保安措施。PTC热敏电阻过热保护电路能够方便、有效地预防上述事故的发生 。

下图是以电机过热保护为例，由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。图中，RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻器，它们分别埋设在电机定子的绕组里。 正常情况下，PTC热敏电阻器处于常温状态，它们的总电阻值小于1KΩ。此时，V1截止，V2导通，继电器K得电吸合常开触点，电机由市电供电运转。

当电机因故障局部过热时，只要有一只PTC热敏电阻受热超过预设温度时，其阻值就会超过10KΩ以上。 于是V1导通、V2截止，VD2显示红色报警，K失电释放，电机停止运转，达到保护目的。

PTC热敏电阻的选型取决于电机的绝缘等级。通常按比电机绝缘等级相对应的极限温度低40℃左右的范围选择PTC热敏电阻的居里温度。例如，对于B1级绝缘的电机，其极限温度为130℃，应当选居里温度90℃的PTC热敏电阻。

逆变电源中的保护电路

逆变器经常需要进行电流转换,如果电路中的电流超出限定范围，将对电路和关键器件造成很大伤害，因此保护电路在逆变电源中就显得尤为重要。

防反接保护电路

如果逆变器没有防反接电路，在输入电池接反的情况下往往会造成灾难性的后果，轻则烧毁保险丝，重则烧毁大部分电路。在逆变器中防反接保护电路主要有三种：反并肖特基二极管组成的防反接保护电路，如下图所示。

由图可以看出，当电池接反时，肖特基二极管D导通，F被烧毁。如果后面是推挽结构的主变换电路，两推挽开关MOS管的寄生二极管的也相当于和D并联，但压降比肖特基大得多，耐瞬间电流的冲击能力也低于肖特基二极管D，这样就避免了大电流通过MOS管的寄生二极管，从而保护了两推挽开关MOS管。

这种防反接保护电路结构简单，不会影响效率，但保护后会烧毁保险丝F，需要重新更换才能恢复正常工作。

采用继电器的防反接保护电路，基本电路如下：

由图中可以看出，如果电池接反，D反偏，继电器K的线圈没有电流通过，触点不能吸合，逆变器供电被切断。这种防反接保护电路效果比较好，不会烧毁保险丝F，但体积比较大，继电器的触点的寿命有限。

采用MOS管的防反接保护电路，基本电路如下所示：

图中D为防反接MOS的寄生二极管，便于分析原理画出来了。当电池极性未接反时，D正偏导通，Q的GS极由电池正极经过F、R1、D回到电池负极得到正偏而导通。Q导通后的压降比D的压降小得多，所以Q导通后会使D得不到足够的正向电压而截至;

当电池极性接反时，D会由于反偏而截至，Q也会由于GS反偏而截至，逆变器不能启动。这种防反接保护电路由于没有采用机械触点开关而具有比较长的使用寿命，也不会像反并肖特基二极管组成的防反接保护电路那样烧毁保险丝F.因而得到广泛应用，缺点是MOS导通时具有一定的损耗。足够畅通无阻地通过比较大的电流还保持比较低的损耗。

电池欠压保护

为了防止电池过度放电而损坏电池，我们需要让电池在电压放电到一定电压的时候逆变器停止工作，需要指出的一点是，电池欠压保护太灵敏的话会在启动冲击性负载时保护。这样逆变器就难以起动这类负载了，尤其在电池电量不是很充足的情况下。请看下面的电池欠压保护电路。

可以看出这个电路由于加入了D1、C1能够使电池取样电压快速建立，延时保护。

锂电池充电保护电路

锂电池过充，过放电都会影响电池的寿命。在设计时，要注意锂电池的充电电压，充电电流。然后选取合适的充电芯片。注意要防止锂电池的过充，过放，短路保护等问题。同时，设计完成后要经过大量的测试。

锂电池充电电路的设计

这里选择了芯片TP4056为例子。根据所接电阻不同可以控制充电最大电流。可以设计充电指示灯，可以设计充电温度即多少到多少度之间进行充电。

充电保护电路

选择芯片DW01 和GTT8205的组合，可以做到短路保护，过充过放电的保护。

过压保护：当被保护线路的电源电压高于一定数值时，保护器切断该线路；当电源电压恢复到正常范围时，保护器自动接通。常见的过压保护器件有陶瓷气体放电管、TVS放电管、ESD静电保护器件、半导体放电管、压敏电阻、贴片压敏电阻。
过流保护：当被保护线路负载增大，而产生大于1.2倍额定电流时，保护器延时后切断该线路。常用到的过流保护器件有自恢复保险丝。
电击保护：当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通，而产生非正弦波形并且其有效值是瞬时变化的剩余电流，当该电流大于一定数值时，保护器切断该线路。
短路保护：当被保护线路趋于短路，而产生大于5倍额定电流时，保护器切断该线路。
断电保护功能：所谓断电保护功能，即切换设备在正常工作时可存储最后的通道切换命令，当因突发情况发生断电后，设备仍将保存此命令，待接电后设备自动恢复为原有的切换状态。
浪涌保护器：浪涌保护器主要由压敏电阻（变阻，限压二极管） 和放电隙（放电通道）组成，用来保护其他电子设备和系统，以及提供等电位连接。
漏电保护：当被保护线路的相线直接或通过非预期负载对大地接通，而产生近似正弦波形并且其有效值是缓慢变化的剩余电流，当该电流大于一定数值时，保护器切断该线路。
欠压保护：当被保护线路的电源电压低于一定数值时，保护器切断该线路；当电源电压恢复到正常范围时，保护器自动接通。
电压保护等级（Up）：标准雷电脉冲击穿电压的峰值,在额定放电电流Isn下，受保护端的残余电压，对于电源系统避雷器而言，根据过压分类保护水平决定其安装位置；对于信息系统保护器而言，保护水平必须与欲保护系统和设备的兼容性相匹配。

常见的电路保护有，电门箱里不能放物品；电门箱前不能堆挂杂物；不能在电线上搭挂物品；不得私自乱拉电线等。

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黑龙江省13847715208： 电路保护 - 搜狗百科？
住谢红核： 1.短路保护 电气控制线路中的电器或配线绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时,都将产生短路故障.短路时产生的瞬时故障电流是额定电流的十几至几十倍.电气设备或配电线路因短路电流产生的强大电动力可能损坏、产生电弧,甚至引起火...

黑龙江省13847715208： 常用的电路保护装置有哪几种? ？
住谢红核： 为防止电路中导线或电器设备过载,在每个用电设备的电路中都需要电路保护装置.当电路中的电流超过规定值时,保护装置可自动将电路切断,防止烧坏电路中导线和电器设备.常用的电路保护装置有熔断器和断电器两种.

黑龙江省13847715208： 说出电器控制电路常用的保护环节有哪些? - ？
住谢红核：[答案] 过电压、过电流、过载、失压、断路、短路保护.

黑龙江省13847715208： 说出电器控制电路常用的保护环节有哪些?各采用什么电器元件? - ？
住谢红核：[答案] 接触器,零压保护. 断路器或熔丝,短路或接地保护. 过流继电器,过流保护. 热继电器,过载保护. 一般就这几种,其他的还有温度,压力,速度,位置,相序等.

黑龙江省13847715208： 常见的电流保护有什么? - ？
住谢红核： 大型变压器一般采用的方式为以下几种: 一、瓦斯保护:保护变压器的内部短路和油面降低的故障. 二、差动保护、电流速断保护:保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路. 三、过电流保护:保护外部相间短路,并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)的后备保护. 四、零序电流保护:保护大接地电流系统的外部单相接地短路. 五、过负荷保护:保护对称过负荷,仅作用于信号. 六、过励磁保护:保护变压器的过励磁不超过允许的限度.

黑龙江省13847715208： 电路保护方式有哪些? ？
住谢红核： 5.电路保护方式:指向客户提供双路由电路保护,以便在一侧路由发生故障时,业务可以自动或手动倒换到另一侧路由

黑龙江省13847715208： 在电气控制线路中,常用的保护环节有哪些,各有什么作用 - ？
住谢红核： 断路器 短路过流保护 熔断器 同上 交流接触器 失压保护.热过载继电器,过载保护.每一个电气元件都可以叫保护元件 都有他们各自的功能 这个只是列举几个他们的基本功能.

黑龙江省13847715208： 电路中常用的起过载保护作用的电器是什么 1接触器 2热继电器 3熔断器 4过电流继点器那个对 - ？
住谢红核：[答案] 常用热继电器和熔断器做过载保护: 热继电器:通常是直接断开接触器的控制回路来断开主回路的. 过(电)流继电器:用于电机或其它电气设备,在电流超过设定值时动作(吸合).切断主电路,或发出信号. 熔断器:是根据电流超过规定值一段时...