所有電子設備都需要保護電路。顧名思義，它們用于保護電源免于被迫提供過大電流導致過載或短路，或者保護連接的電路免受反向連接電源或超過電路設計電壓的電壓的影響。它們可以分類如下：

過壓保護

“crowbar”電路（如圖 1 所示）可以保護您的設備免受過壓影響。在正常使用中，12V 電源通過反向保護二極管和保險絲進入輸出端。齊納二極管選的稍微高一點；在這種情況下，15V。當輸入電壓達到 15V 時，齊納二極管導通，在 R2 兩端建立電壓。當這達到 SCR 的觸發電壓（小于 1V）時，SCR 觸發，在輸入端造成短路，從而導致保險絲熔斷。C1 確保由開關瞬變引起的尖峰不會觸發 SCR。SCR 和齊納二極管必須能夠承受突如其來的浪涌電流，直到保險絲熔斷。

圖 1：Crowbar 過壓保護

上述電路的PCB

圖 2 顯示了幾乎相同的電路，只是齊納二極管已被稱為TL431 精密可編程參考的可編程齊納二極管 (U1) 取代。通過使用 R6 改變其輸入端的電壓，您可以設置觸發電壓，從而提供更大的靈活性。最后，圖 3 顯示了添加到穩壓器和保險絲熔斷指示器的相同電路以及已完成項目的圖片。

圖 2：可編程過壓保護

圖 3：具有過壓保護功能的穩壓器項目

上述電路的完整PCB

發生的另一種過壓形式是電源線上的瞬態尖峰。這些更可能是交流電源電源端的問題。一種常用的解決方案是在電源上放置一個金屬氧化物變阻器 (MOV) 。MOV 就像一個高阻值電阻器（幾百 K），它對電壓的增加反應非常迅速。在瞬態下降期間，其電阻低到足以避開尖峰。請參見下面的圖 4。

過流保護

在之前的文章中，我們研究了穩壓器以及如何限制電流?，F在讓我們再看一下。

在圖 5 中，Q8 是由 Q10 和 D8 調節的主傳輸晶體管。過流部分是R19和Q9。如果Q9的基極和發射極之間的電壓達到0.6V，Q9開始導通。然后，這會從 Q8 的基極“奪走”電流，使其開始關閉。訣竅是將 R19 設計為在截止電流處下降 0.6V。所以如果我們想在 2A 時切斷，R=V/I = 0.6/2 = 0.3 或 0.33Ω。因為它承載著滿載電流，所以它應該承受它，也許是 5W 類型。

請注意，您必須在預計會運行得有點熱的組件上留出引線長度，并增加 PCB 焊盤的面積。此外，焊接它以大大提高它們的散熱能力（但不要用射頻組件這樣做?。?。

圖 5：具有過流保護功能的穩壓器

其他過流保護

當然，還有其他過電流裝置，例如用于更大交流電流的保險絲和斷路器，也許在您的家庭電源中。

保險絲只是一種特殊的細線，會迅速升溫并熔化。已經向它們添加了各種裝置，例如拉力彈簧，以減慢它們的熔斷速度，并在保險絲周圍撒上粉末，以防止熔斷時玻璃破碎。通常選擇額定電流為正常電流的 150% 的保險絲

斷路器本身就是一個話題。但簡單地說，它們是簡單的開關，具有觸發它們的機制。在傳統的斷路器中，這是一個雙金屬片，電流通過它流動并在加熱時彎曲。然后將其機械連接到跳閘機構并在特定電流下跳閘。斷路器還有一個小電感元件，因此可以使斷路器在過載時緩慢跳閘或在短路時快速跳閘。這是一段展示慢動作跳閘的精彩視頻。

反接保護

反極性保護是最容易實現的。輸入電源路徑中的一個簡單二極管就可以了。但這需要有適當的電流額定值。在圖 6 中，1N4006 具有 1A 的額定電流和 800V 的 PIV（反向峰值電壓），因此這對于大多數項目來說應該足夠了。二極管會導致 0.6 至 0.7V 的恒定電壓降，但這應該不是問題。但是，如果您的電路需要在非常低的電壓下工作，那么串聯二極管上的 0.6V 壓降可能會成為問題。在這種情況下，圖 6（右側）顯示了一個分流二極管。

當輸入電壓反接時，二極管導通，導致保險絲熔斷。它確實有效，但有一些事情需要注意，例如二極管必須在保險絲熔斷所需的時間內處理電源的全部電流容量。這將是可觀的，并且至少需要5A至10A的二極管。

圖 6：反向電壓保護

反電動勢反極性保護

還有另一種形式的反向極性會在您意想不到的情況下發生。任何時候承載電流的電感被關閉，電感中存儲的磁場都需要崩潰，它會嘗試在其端子上反向進行。不僅如此，它可能是數百伏。（這就是老式汽車火花塞的工作原理。）您還可以使用跨電感的反向二極管來保護您的設備免受這種反電動勢的影響，如圖 7 所示。請注意，二極管應具有高 PIV 額定值，并且1N4006 就足夠了。

圖 7：反電動勢保護

審核編輯：湯梓紅