常见的保护电路设计方案

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一、保护电路的作用

为防止内外界不稳定因素对电源电路产生影响，我们通常会设计保护电路以保障电路工作状态的稳定和操作人员的安全。

二、保护电路的分类

根据影响因素不同，我们通常将保护电路分为过流、过压、过热、空载和短路保护等。

三、过流保护

为防止电路因流过电流过大而设计的保护电流，常用保护方法有

1.保险丝，在电源与外接连接电流间添加保险丝，当电流过大，保险丝熔断，电路开路，从而保护电路。

2.短路器，与保险丝类似。

3.过流保护芯片：检测电路电流，检测到过流切断电路。

4.过流保护系统，通过传感器采集电流信息，传给控制器，控制器根据传回值判断是否切断电路。该系统控制器还应连接继电器、三极管等类开关元器件(该元器件工作端应处于电源与外界电路之间、典型时应注意工作端和控制端的电压电流值)的控制端，以实现电源切断的功能。

四、过压保护

为防止电路因流过电压过大而设计的保护电流，常用保护方法有

1.过压保护芯片：检测电路电压，检测到过压切断电路。

2.过压保护系统：使用方式与过流保护系统类似。

3.TVS与ESD：TVS主要防浪涌，ESD主要防静电。两者防护功能略有差别但笔者认为在设计时主要考虑按习惯挑选。如RS232接口防护我们一般选用16V双向TVS，原因有两个，第一RS232接口规定逻辑“1”的电平为-5V~-15 V，逻辑“0”的电平为+5 V～+15 V，我们选用防护器件时器件耐压值应略高于接口规定的逻辑电平以免接口丢失信息；第二该类接口我们习惯选用双向TVS进行防护。

五、短路保护

电路中有发生短路现象，会产生大电流，因此保护电路设计方案与过流保护类似，在此不再赘述。

六、电源线路过滤

电源线路过流是指减低电源线路上的噪声与干扰，我们通常使用磁珠与滤波电容进行实现，具体内容详见《电路基础（1）——电阻电容器件选型》与《电路基础（4）——光耦与磁珠工作原理及选型》。