电路设计之过压保护电路

电路设计常用直流电源

在很多的电子产品设计中，电源部分是极为重要的，也是很容易损坏的。一方面是输入的电源极性错误，这个我们之前的文章，也介绍了一部分防止极性发生错误的电路。另外一方面是输入的电压过高。下面我们主要讨论如何简单、可靠的解决电路设计这个问题。

比如在电子器件电源前端的电源不稳定，如汽车电瓶在汽车启动时，会产生很大的浪涌电压。对于此类过压电源的保护，一般采用TVS管去保护。一般应保证TVS管应工作在后端电源芯片器件的正常电压VCC以上，最大工作电压Vmax以下。

TVS管应用电路

工作原理：直流电压输入的时候，有时由于供电环境的变化会带来一些瞬时脉冲。而要消除瞬时脉冲对器件损害的最好办法，就是将瞬时电流从敏感器件引到地，一般具体做法是将TVS在线路板上与被保护线路并联。这样，当瞬时电压超过电路正常工作电压后，TVS将发生雪崩击穿，从而提供给瞬时电流一个超低阻抗的通路，其结果是瞬时电流通过TVS被短路到GND，从而避开被保护器件，并且在电压恢复正常值之前使被保护回路一直保持截止电压。而当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管再自动恢复至高阻状态，整个回路又回到正常电压状态。

TVS管伏安特性曲线

电路设计选择时，应注意VR>V0,且VC<Vmax。以保证TVS管正常工作时，这样电压正常，TVS管不工作时不会消耗电流大，同时电压过高时，TVS管工作时可以正常保护后端器件不会损坏。

相对于浪涌电压，脉冲电压的能量不大，电压不高较长，对于器件对电压的反应能力要求反而不高。

此时我们需要用稳压二极管稳压。

电路设计稳压电路的用法

正确选取限流电阻R的阻值，是使稳压电路正常工作的前提。

1、在负载电路空载时，使流过稳压二极管Dz的电流不超过其最大耐受值而损坏；

2、在最大负载时，仍要保障流过Dz的电流超过最小击穿电流值，仍其仍处于击穿工作区。

从稳压二极管的安全出发，只要限制其流通电流不超过稳压二极管最大反向耐受电流，电路元件就不会有损坏的危险。稳压二极管的正常工作区，是指在一定的流通电流条件下，工作于其反向击穿状态下。此时在较大的电流变化区域内，其端电压变化值是较微小的，甚至可以忽略不计。

工作原理如下：

当RL固定不变，只有输入电压变化（例如升高）时，为了维持Uo不变，此时RDz的电阻值往小处变化，对供电电流的分流能力增强，以使Uo回落，保持原值不变；

当输入电压不变，负载电阻RL变化时（例如变小），负载电流的增大使Uo有低落的趋势，此时RDz的电阻值增大，分流减小，使Uo上升至原值。

稳压二极管工作特性曲线

在电子设备的充电器中，特别是有一些12V充电器会被误认为5V的充电器，在对5V设备充电时会烧坏设备，此时我们便需要防止误操作产生的过压损坏。

5.8V过压保护电路

左边是个PNP三极管的开关电路，当A点的电压超过5.8V，三极管导通。于是C处有电压，使MOS管关闭。当A点的电压低于5.8V，三极管断开。C处无电压。MOS管常开。

注意，AB两点间的电阻选择，不可以太大，太大会让三极管无法工作。太小容易使稳压管烧坏。