（电路设计）短路保护电路.docx

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1、（电路设计）短路保护电路短路是两个给负载供电的引脚间的无意连接。在交流和直流电路中都会发生，如果是交流的话短路会影响一整个区域的供电，但从供电站到房屋内有许多级的保险丝和过载保护电路。如果是电池这样的直流源，则短路会使电池过热，且电池放电会更快。某些极端情况下电池甚至会爆炸。有多种电路来避免短路，也有许多种保险丝来应对过载保护。本例我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行，并保护其免受电路其它部分的影响。所需元器件SKlOOBPNP三极管X1BC547BNPN三极管X1IkQ电阻X1IOkQ电阻X1330。电阻X1470电阻X16V直流电源X1

2、SKlOOBPNP三极管三极管凸起处的为射极，中间为基极，最后是基极。BC547BNPN三极管3.m短路保护电路最常见的短路就是电池的正负引脚用一个低阻值的导体连接，比如导线等。这种情况下电池可能会起火甚至会爆炸。许多手机电池起火往往是这样发生的。为了避免短路，我们需要加入短路保护电路。短路保护电路会分流一部分电流或切断电路与电源间的连接。有时候我们使用一些有故障的家用电器比如烤箱，熨斗时会出现断电或火花。这是因为电路某处电流过大，这可能会导致漏电或起火等。为了避免这样的损失，我们常用保险丝或断路器。短路情况下保险丝或电路器会将房屋电源切断。熔丝断路器电路也是一种短路保护电路，其中低阻值的导线

3、会在大电流下熔断，从而切断供电。电路图短路保护电路的工作原理以上短路保护电路由两个三极管电路组成，一个是BC547NPN三极管的电路，一个是SK100BPNP三极管的电路。电源输入为5V的直流电源，既可以用电池也可以用变压器实现。电路的工作原因很简单，当绿色LED灯Dl亮起，意味着电路正常工作且无损坏风险。红色LED灯D2亮起时则意味着有短路发生。当电源打开的时候，三极管Ql偏置导通，LED灯DI亮起。这段时间内因为没有短路所以红色LED灯D2关闭。绿色LED灯Dl的亮起同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。仿真电路中我们利用输出端的一个开关创造一次“短路:当短路发生时，输出电压跌至0V,Ql

4、基极电压为OV所以不再导通。三极管Q2的集极电压同样跌至OV也不再导通。所以现在电流开始沿着短路路径（穿过开关）传输，流经红色LED灯D2至地。而此时D2因为正向偏置所以开始导通，LED亮起提示短路，且电流被转向D2,而非损害整个电路。低成本的过压，短路保护电路方案实测电路如下图1所示。这个电路可以应用在一些接口保护电路中，像是RS485电路、CAN接口电路、对外输出接口电路等等。R187 680R,0402.1%SYS3V3 6.14) SYS_3V3 T5.0CA一RS485_B1 4) 上出*岭到rs485_A1 WSMD0805020C33VTVS1图1电路原理图基本原理：这个电路是应

5、用在RS485现场总线的保护电路，类似于RS485这类的现场总线因为出线方式中经常会有总线电源线一并出去的情形，考虑到线束损坏会导致RS485总线与电源或地短路而出现过压、过流的场景。因此需要对此做一些保护，汽车应用中基本所有对外接口都需要做此类的保护设计。方案中使用可恢复保险管PPTC+TVS管配合使用，正常接线时，TVS不导通，呈现高阻状态，一旦接入高压，TVS导通，电流增大，PPTC阻抗也增大并且发热，导致PpTC断开，整个回路得以保护，具体的参数计算过程此处不做详细描述。实测效果：图1所示方案中出现过压时，如下图2典型过压值33V,TVS两端被钳位在6.8V（见图3）,RS485芯片A

6、、B相电压极限值为13V,见图4,此电路有效地保护了RS485芯片引脚不被损坏。图2接口典型过压值图3A、B总线钳位电压值极限参数参数符号极限值单位工作电压Vcc+7V控制输入电压/RE,DE-0.3到Vcc+0.3V驱动器输入电压Dl-0.3到Vcc+0.3V驱动器输出电压A,B13V接收器输入电压A1B13V接收器输出电压RO3Vcc+03V图4A、B相极限值附开关电源短路保护电路原理图开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。在

7、电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。图1采用晶闸管V和限流电阻Rl组成的防浪涌电流电路图1是采用晶闸管V和限流电阻Rl组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（DlD4）和限流电阻Rl对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻Rl,开关电源处于正常运行状态。图2采用继电器Kl和限流电阻Rl构成的防浪涌电流电路图2是采用继电器Kl和限流电阻Rl构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（DlD4）和限流电阻RI对滤波电容器Cl充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器Kl线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器Kl的动作电压时，Kl动作，其触点KLl闭合而旁路限流电阻Rl,电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数（R2C2）,通常选取为0.30.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动。