過壓保護是指當被保護線路的電源電壓高于一定數值時，過壓保護器會切斷該線路，以防止電壓過高對設備或系統造成損害。當電源電壓恢復到正常范圍時，保護器會自動接通，確保電路的正常運行。

過壓保護是電力系統和電子設備中重要的安全保護措施之一。它可以防止因雷電、電源故障、設備故障等引起的電壓過高對設備造成破壞，從而延長設備的使用壽命，提高系統的穩定性。

常見的過壓保護元器件或設備有防雷器、壓敏電阻、避雷器等。這些元器件或設備能夠迅速響應電壓變化，并在電壓超過預設值時啟動保護機制，從而確保設備的安全運行。

過壓保護器件包括熔斷器、保險絲、電子保護器等。熔斷器和保險絲主要通過熱效應來實現過壓保護，當電路電壓過高時，保險絲內的金屬絲會熔斷，從而切斷電路。電子保護器則是通過電子元件來實現過壓保護，當電路電壓超過設定值時，電子保護器會自動切斷電路。

如何保護電路免受過壓？

考慮下圖，我們需要微控制器的過電壓保護。微控制器可以是任何在 IO 引腳上具有最大 5V 額定值的東西。因此，超過 5V 可能會損壞微控制器。

微控制器的過電壓保護

上述電路中使用的齊納二極管為 5.1V穩壓二極管。它會在過壓情況下正常工作。如果電壓大于 5.1V，齊納二極管將通過電流并控制電壓高達 5.1V。但低于 5.1V，齊納二極管將像普通二極管一樣工作并阻斷。

下圖是齊納二極管保護電路的仿真。

齊納二極管保護電路的仿真

上面的原理圖有一個輸入電壓，它是 V1。R1 和 D2 是保護輸出免受過壓保護的兩個組件。在這種情況下，D2、1N4099 是一個 6.8V齊納二極管。如果 V1 超過 6.8V，輸出將受到保護。由于 1N4099 的 6.8V 參考電壓，輸出將保持最大 6.8V。

過壓保護和欠壓保護有什么區別

過壓保護和欠壓保護在電力系統及設備保護中起著至關重要的作用，但它們之間存在明顯的區別。

首先，從定義上來看，過壓保護主要針對的是當電氣設備的電壓超過設定值時的情況。一旦電壓過高，過壓保護器會自動切斷電源，從而防止設備因電壓過高而損壞。而欠壓保護則是針對電壓低于設定值的情況，當電壓過低時，欠壓保護器會自動切斷電源，以避免設備因電壓過低而無法正常運行。

其次，在使用場景上，過壓保護器一般用于需要對電壓波動進行過載保護的場景，例如變壓器、發電機、電動機等設備。而欠壓保護器則更常用于對電力系統中的電壓異常進行保護的場景，如電力系統的分段回路、控制電路等。

此外，從使用對象的角度來看，過壓保護器一般適用于中小型電氣設備的保護，比如電動機、照明設備、家用電器等。而欠壓保護器則主要適用于大型電力設備的保護，如變壓器、控制設備、UPS等。

最后，從保護機制來看，過壓保護主要是防止電網波動過大導致的主回路內部元件損壞，而欠壓保護則是防止電網波動太小導致的故障。在實際應用中，欠壓保護的設計還考慮了異步電動機的轉速下降、電流增大以及短路故障等問題。

審核編輯：黃飛