电路过流保护元件
电路过流保护元件--自恢复保险丝简介及注意事项
目录：行业新闻星级：3星级人气：16发表时间：2012-02-28 14:12:00
【大中小】文章出处：凯泰电子网责任编辑：自恢复保险丝作者：自恢复保险丝
自恢复保险丝,俗称－－正温度系数热敏电阻（PTC Resettable Fuse),是一种电路过流过温保护元器件产品，广泛应用于通讯设备（配线架保安单元，通讯终端设备，卫星接收器（ＤＶＢ）计算机及周机设备等），汽车电子（电动雨括器，中控锁，电动坐椅，汽车线束，防盗器等等），电动玩具（电动遥控车，电子琴，电动童车等等），电源（电力电源，通信电源，充电器，ＵＰＳ电源，变压器等等）．．．．．
特点：
PTC自恢复保险丝，主要是通过电路中的异常电流来达到保护作用。在正常工作状态下，它的阻抗很小，像一根导线串联在电路中；一旦电路发生故障短路，它的内阻值会随着电路中的电流值的增大而发生改变，直至达到保护。（待故障排除后，它的内阻值又恢复到低阻状态，继续工作）
选型应注意如下几点：
PTC选型时，决定性的四个主要参数：电路中的电压值、正常工作电流值、保护启始电流值值、环境温度。
选用过流保护用PTC热敏电阻作为过流过热保护元件，首先确认线路最大正常工作电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的不动作电流）和过流保护用PTC热敏电阻安装位置（正常工作时）最高环境温度、其次是保护电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的动作电流）、最大工作电压、额定零功率电阻，同时也应考虑元件的外形尺寸等因素。如下图所示：使用环境温度，不动作电流及动作电流三者之间的关系。
应用原理
当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。
图2 为电路正常工作时的伏-安特性曲线和负载曲线示意图，由A点到B点，施加在PTC 热敏电阻上的电压逐步升高，流过PTC热敏电阻的电流也线性增加，表明PTC热敏电阻的电阻值基本不变，即保持在低电阻态；由B点到E点，电压逐步升高，PTC热敏电阻由于发热而电阻迅速增大，流过PTC热敏电阻的电流的也迅速降低，表明PTC热敏电阻进入保护状态。正常的负载曲线低于B点，PTC热敏电阻就不会进入保护状态。
通常而言有三种过流过热保护的类型：
1、电流过载（图3）：RL1为正常工作时的负载曲线，当负载阻值减少，如变压器线路短路，负载曲线由RL1变为RL2，超过B点，PTC热敏电阻器进入保护状态；
2、电压过载（图4）：电源电压增加，如220V电源线突然升到380V，负载曲线由RL1变为RL2，超过B点，PTC热敏电阻器进入保护状态；
3、温度过热（图5）：当环境温度升高超过一定限度，PTC热敏电阻器伏-安特性曲线由A-B-E变成A-B1-F，负载曲线RL超过B1点，PTC热敏电阻器进入保护状态；
过流保护电路图
型号参数
过流保护PTC热敏电阻器选用指南
1.最大工作电压
PTC热敏电阻器串联在电路中，正常工作时仅有一小部分电压保持在PTC热敏电阻器上，当PTC热敏电阻器启动呈高阻态时，必须承受几乎全部的电源电压，因此选择PTC热敏电阻器时，要有足够高的最大工作电压，同时还要考虑到电源电压可能产生的波动。
2.不动作电流和动作电流
为得到可靠的开关功能，动作电流至少要超过不动作电流的两倍。
由于环境温度对不动作电流和动作电流的影响极大(见下图)，因此要把最坏的情况考虑进去，对不动作电流来说，选应用在允许的最高环境温度时的值，对动作电流来说，选应用在较低环境温度下的值。
3.在最大工作电压时允许的最大电流
需要PTC热敏电阻器执行保护功能时，要检查电路中是否有产生超过允许的最大电流的条件，一般是指用户存在产生短路可能性的情况。规格书已经给出了最大电流值，超过这个值使用时，可导致PTC热敏电阻器破坏或早期失效。
4.开关温度（居里温度）
我们可提供居里温度80 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃的的过流保护元件，一方面，不动作电流取决于居里温度和PTC热敏电阻器芯片的直径，从降低成本方面考虑，应选用高居里温度和小尺寸元件；另一方面须考虑，这样选择的PTC热敏电阻器会有较高的表面温度，是否会在线路中导致不希望的副作用。一般情况下，居里温度要超过最高使用环境温度20 ~ 40 ℃。
5.使用环境的影响
在接触化学试剂或在使用灌注料或填料时，须特别小心钛酸钡陶瓷被还原导致PTC热敏电阻器效应下降，以及由于灌注造成的导热条件变化，都可能导致PTC热敏电阻器局部过热而损坏。
附:电源变压器过流保护PTC热敏电阻的选用举例
已知一电源变压器初级电压220V，次级电压16V，次级电流1.5A，次级异常时的初级电流约350mA，10分钟之内应进入保护状态，变压器工作环境温度-10 ~ 40 ℃，正常工作时温升15 ~ 20 ℃，PTC热敏电阻器靠近变压器安装，请选定一PTC热敏电阻器用于初级保护。
1.确定最大工作电压
已知变压器工作电压220V，考虑电源波动的因素，最大工作电压应达到220V×（1+20%）=264V
PTC热敏电阻器的最大工作电压选265V。
2.确定不动作电流
经计算和实际测量，变压器正常工作时初级电流125mA，考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高可达60 ℃，可确定不动作电流在60 ℃时应为130~ 140mA。
3.确定动作电流
考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温度最低可达到-10 ℃或25℃，可确定动作电流在-10 ℃或25℃时应为340~ 350mA，动作时间约5分钟。
4.确定额定零功率电阻R25
PTC热敏电阻器串联在初级中，产生的电压降应尽量小，PTC热敏电阻器自身的发热功率也应尽量小，一般PTC热敏电阻器的压降应小于总电源的1%，R25经计算：
220V × 1% ÷0.125A=17.6 Ω
5.确定最大电流
经实际测量，变压器次级短路时，初级电流可达到500mA，如果考虑到初级线圈发生部分短路时有更大的电流通过，PTC热敏电阻器的最大电流确定在1A以上。
6. 确定居里温度和外形尺寸
考虑到PTC热敏电阻器的安装位置的环境温最高可达60 ℃，选择居里温度时在此基础上增加40 ℃，居里温度为100 ℃，但考虑到低成本，以及PTC热敏电阻器未安装在变压器线包内，其较高的表面温度不会对变压器产生不良作用，故居里温度可选择120 ℃，这样PTC热敏电阻器的直径可减小一档，成本可以下降。
7.确定PTC热敏电阻器型号
根据以上要求，查阅我们公司的规格表，
即: 最大工作电压265V，额定零功率电阻值15Ω± 25%，不动作电流140 mA，动作电流350 mA，最大电流1.2A，居里温度120 ℃，最大尺寸为?11.0mm。
PTC的失效模式
衡量PTC热敏电阻器可靠性有两个主要指标：
A.耐电压能力----超过规定的电压可导致PTC热敏电阻器短路击穿，施加高电压可淘汰耐压低的产品，确保PTC热敏电阻器在最大工作电压（Vmax）以下是安全的；
B、耐电流能力----超过规定的电流或开关次数可导致PTC热敏电阻器呈现不可恢复的高阻态而失效，循环通断试验不能全部淘汰早期失效的产品。
在规定的使用条件下，PTC失效后呈现高电阻态。长期（一般大于1000小时）施加在PTC 热敏电阻器上的电压导致其常温电阻升高的幅度极小，居里温度超过200℃的PTC发热元件相对要明显。除PTC发热元件外，PTC失效的主要原因是由于开关操作中陶瓷体中心产生应力开裂。在PTC热敏电阻器动作动过程中，PTC瓷片内温度、电阻率、电场、和功率密度的分布不均匀导致中心应力大而分层裂开。
使用注意事项
1、焊接
在焊接时要注意，PTC热敏电阻器不能由于过分的加热而受到损害。必须遵守下列的最高的温度，最长的时间和最小的距离：
浸焊烙铁焊
溶池温度max. 260 ℃max. 360℃
钎焊时间max. 10s max. 5 s
距PTC热敏电阻器最小的距离min. 6mm min. 6mm
在较恶劣的钎焊条件下将会引起电阻值的变化。
2、涂层和灌注
在PTC 热敏电阻器上加涂层和灌注时，不允许在固化和以后的处理中由于不同的热膨胀而出现机械应力。请谨慎使用灌注材料或填料。在固化时不允许超过PTC热敏电阻器的上限
温度。此外，要注意到，灌注材料必须是化学中性的。在PTC热敏电阻器中钛酸盐陶瓷的还原可能会导致电阻降低和电性能的丧失；由于灌注而引起热散热条件的变化可能会引起在PTC热敏电阻器上局部的过热而导致其被毁坏。
3、清洗
氟利昂，三氯乙烷或四氯乙烯等温和的清洗剂均适用于清洗，同样可以使用超声波清洗的方法，但是一些清洗剂可能会损害热敏电阻的性能，清洗前最好进行试验或到我公司咨询。
4、贮藏条件与期限
如果存贮得当，PTC热敏电阻器的存贮期没有什么期限限制。为了保持PTC热敏电阻器的可焊性，应在没有侵蚀性的气氛中进行贮藏，同时要注意空气湿度，温度以及容器材料。元件应尽可能的在原包装中进行贮藏。对未焊接的PTC热敏电阻器的金属覆层的触碰可能会导致可焊性能降低。暴露在过潮或过高温度下，一些规格产品性能可能会改变，比如锡铅的可焊性等，但是在正常的电器元件保存条件下可以长期保存。
5、注意事项
为避免PTC热敏电阻器发生失效／短路／烧毁等事故，使用（测试）PTC热敏电阻器时应特别注意如下事项：
不要在油中或水中或易燃易爆气体中使用（测试）PTC热敏电阻器；
不要在超出"最大工作电流"或"最大工作电压"条件下使用（测试）PTC热敏电阻器。
过流保护电路设计
过流保护电路如上图所示。此电路是过流保护电路，其中100kΩ电阻用来限流，通过比较器LM311 对电流互感器采样转化的电压进行比较，LM311的3脚接一10kΩ电位器来调比较基准电压，输出后接一100Ω的电阻限流它与后面的220μF的电容形成保护时间控制。当电流过流时比较器输出是高电平产生保护，使SPWM不输出，控制场效应管关闭，等故障消除，比较器输出低电平，逆变器又自动恢复工作。 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电 路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平... 4.第四部分是一个驱动继电器的电路...这个电路和一般所不同的是...这个是一个自锁电路... 一段保护 信号过来后...这个电路就会一直工作...直到断掉电源再开机...这个自锁电路结构和单向可控硅差不多. 1 采用电流传感器进行电流检测过流检测传感器的工作原理如图1所示。通过变流器所获得的变流器次级电流经I／V转换成电压，该电压直流化后，由电压比较器与设定值相比较，若直流电压大于设定值，则发出辨别信号。但是这种检测传感器一般多用于监视感应电源的负载电流，为此需采取如下措施。由于感应电源启动时，启动电流为额定值的数倍，与启动结束时的电流相比大得多，所以在单纯监视电流电瓶的情况下，感应电源启动时应得到必要的输出信号，必须用定时器设定禁止时间，使感应电源启动结束前不输出不必要的信号，定时结束后，转入预定的监视状态。 2 启动浪涌电流限制电路开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。 开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进行充电，经一段时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。 3 采用基极驱动电路的限流电路在一般情况下，利用基极驱动电路将电源的控制电路和开关晶体管隔离开。控制电路与输出电路共地，限流电路可以直接与输出电路连接，工作原理如图3所示，当输出过载或者短路时，V1导通，R3两端电压增大，并与比较器反相端的基准电压比较。控制PWM信号通断。 4 通过检测IGBT的Vce 当电源输出过载或者短路时，IGBT的Vce值则变大，根据此原理可以对电路采取保护措施。对此通常使用专用的驱动器EXB841，其内部电路能够很好地完成降栅以及软关断，并具有内部延迟功能，可以消除干扰产生的误动作。其工作原理如图4所示，含有IGBT过流信息的Vce不直接发送到EXB841 的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复二极管VD1，通过比较器IC1输出接到EXB841的脚6，从而消除正向压降随电流不同而异的情况，采用阈值比较器，提高电流检测的准确性。假如发生了过流，驱动器：EXB841的低速切断电路会缓慢关断IGBT，从而避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。 为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，致使调整管流过很大的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。过流保护电路有限流型和截流型两种。 限流型：当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使发射极电流不至于过大。图4-2为其简要电路图。图中R为一小电阻，用于检测负载电流。当IL不超过额定值时，T1、截止；当IL 超过额定值时，T'1导通，其集电极从T1的基极分流。从而实现对T1管的保护
电路保护元器件行业技术水平及发展趋势分析
电路保护元器件行业技术水平及发 展趋势分析 1、技术水平 电路保护元器件行业存在着较高的技术壁垒，欧美、日本等发达国家的企业掌握着主导产业发展方向的核心技术和标准，韩国、中国等国家的优秀企业则拥有部分关键技术，并在产品设计和制造上有一定的优势。中国产业信息网发布的《2014-2019年中国保险元器件行业市场研究与投资战略规划报告》显示行业技术水平的主要标志如下： 其一，生产设备设计和组装的能力。虽然目前全球电路保护元器件市场年产值达到60 亿美元，但产品系列多、规格广，所需要的生产设备较难标准化，市场上专业的电路保护元器件生产设备制造商较少，因此厂商需要自己研发、设计，然后自制设备或寻找工业机床生产商定制或者根据行业经验采购相关设备进行自我组装、调试。 其二，原材料选择定制的能力。电路保护元器件作为电路保护的安全元器件，运用领域广，各运用领域对电路保护元器件的性能要求各异，因而对电路保护元器件的原材料就有着不同的要求。为满足下
游客户不同的要求，电路保护元器件生产商需要具备较强的原材料选择定制能力。 其三，产品柔性生产能力。电路保护元器件企业提供的产品具有多品种、多批次、非标准化的特征及高精度特点，因此要求生产商具有完善的品质控制体系，并具备柔性生产的能力，使生产模块化、弹性强，能在同一系统内生产尽可能多样的产品品种，满足多个行业、多个客户、不同规格产品的市场需求。 其四，绿色环保生产能力。一方面，欧盟制定了REACH 法规、RoHS 指令等对在这些国家和地区销售的产品提出了严格的环保要求；另一方面，SONY、CANON 等最终用户还制定了环保要求更为严格的绿色合作伙伴认证。因此，电路保护元器件生产商需要选择合适的材料和绿色环保制造工艺，这也是生产商占领市场的重要手段。 其五，核心生产环节技术： ①熔体加工工艺。可熔体加工工艺是管状熔断器、径向引线式熔断器、电力熔断器等过电流保护元器件的关键制造工艺，具体包括可熔体成型、绕线和点锡球三项工艺，可熔体的尺寸、绕线节距、锡球直径及一致性决定了产品的熔断特性和稳定性。 ②焊接生产工艺。焊接生产环节是指可熔体（或PPTC 芯片）与端电极的焊接。如果焊接工艺不完善，焊接部位接触电阻增大，将影响过电流保护元器件的性能，影响过电流保护元器件电路保护功能的
压敏电阻保护电路设计讲解
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2 https://www.360docs.net/doc/6d11330917.html, 3 AUMOV?系列压敏电阻介绍5 LV UltraMOV?压敏电阻系列介绍6 压敏电阻基础 8 汽车MOV 背景信息和应用例举 11 LV UltraMOV?背景信息和应用例举13 低压直流 MOV 选型16 瞬态浪潮抑制技术 18 金属氧化物压敏电阻（MOV ）介绍18 压敏电阻串、并联 21 附件：技术规格和零件号相互参照 本文件的技术规格说明和说明性材料为出版时所知的最准确的描述，如有变更，恕不另行通知。 更多信息，请访问https://www.360docs.net/doc/6d11330917.html, 。
https://www.360docs.net/doc/6d11330917.html, 3 AUMOV TM 系列压敏电阻介绍 以上器件有以下规格： ? 磁盘大小： 5mm, 7mm, 10mm, 14mm, 20mm ? 额定工作电压：16–50VDC 额定浪涌电流：400－5000A （8/20ps ）? ? 额定助推起动功率：6－100焦耳? 额定负载突降: 25–35 V AUMOV TM 系列特点 ? 符合AEC-Q200（表10）的规定? 强劲的负载突降和助推起动功率? 通过UL 认证（可选环氧树脂涂层） ? 较高的工作温度：最高达125°C （可选酚醛树脂涂层）? 较高的额定峰值浪涌电流和能量吸收能力 AUMOV TM 系列的优点 ? 符合汽车行业要求? 符合ISO 7637-2的规定 ? 有助于电路设计员符合UL1449标准? 适合高温环境和应用 ? 卓越的浪涌保护和能量吸收能力，提高了产品的安全性? 具有通过TS16949认证的生产器件 AUMOV?系列压敏电阻是专为保护低压（12VDC 、24VDC 和42VDC ）汽车系统的电路而设计的。该系列压敏电阻有5种磁盘规格，径向引线可选择环氧树脂涂层或酚醛树脂涂层。汽车MOV 压敏电阻符合AEC-Q200（表10）的规定，能够提供强劲的负载突降、实现助推起动、产生额定峰值浪涌电流以及具有高能量吸收能力。
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直流电源过电压、欠电压及过流保护电路 该保护电路在直流电源输入电压大于30V或小于18V或负载电 流超过35A时，晶闸管都将被触发导 通，致使断路器QF跳闸。图中，YR 为断路器QF的脱扣线圈；KI为过电 流继电器。 带过流保护的电动自行车无级调速电路
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保险上的电压(VAB)通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥(如下面的电源电路)，该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过压过流保护器电路图 当电源供给电压或负载吸取的电流太大时，下图电路可断开负载给出故障指示。 正常工作时，Tr1和Tr2均截止，555复位，555中的放电晶体管导通，它从Tr3基极吸取电流，使Tr3处开饱和，电源5～12V便直接送主负载。当负载吸取电流超过规定值时，Rsc上压降增加，使Tr1导通，555被触发，于是内部放电晶体管截止，跟着Tr3也截止，将电源与负载隔离，这时555处于单稳状态，单稳时间一到，只要负载过流现象不排除，555又重新触发，Tr3继续将负载隔离。
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过流保护电路原理过流保护电路图 过流保护电路原理 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点（A、B标记），可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4＝VR7＋0.6。因为D4上的电压（VD4）和R7上的电压（VR7）是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。 保险上的电压（VAB）通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为
1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥（如下面的电源电路），该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过流保护电路图 带自锁的过流保护电路 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平...
逆变器保护电路设计
安阳师范学院本科学生毕业设计报告逆变器保护电路设计 作者秦文 系（院）物理与电气工程学院 专业电气工程及其自动化 年级 2008级专升本 学号 081852080 指导教师潘三博 日期 2010.06.02 成绩
学生承诺书 本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均以在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：日期: 论文使用授权说明 本人完全了解安阳师范学院有关保留、使用学位论文的规定，即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名: 导师签名: 日期:
逆变器保护电路设计 秦文 （安阳师范学院物理与电气工程学院，河南安阳 455002） 摘要:本文针对SPWM逆变器工作中的安全性问题，阐述了如何利用电路实现保护复位和死区调节。在PWM三相逆变器中，由于开关管存在一定的开通和关断时间，为防止同一桥臂上两个开关器件的直通现象，控制信号中必须设定几个微秒的死区时间。尽管死区时间非常短暂，引起的输出电压误差较小，但由于开关频率较高，死区引起误差的叠加值将会引起电机负载电流的波形畸变，使电磁力矩产生较大的脉动现象，从而使动静态性能下降，降低了开关器件的实际应用效果，但是却对逆变器的安全运行意义重大。 关键词:保护电路；复位电路；死区调节 1 引言 在现在的系统中电力器件的应用也越来越广而与此同时对器件的保护也被认识了其重要性。电子器件很易被损坏，保护电路的要求也很苛刻。在工程应用中，为了使SPWM 逆变器安全地工作，需要有可靠的保护系统。一个功能完善的保护系统既要保证逆变器本身的安全运行，同时又要对负载提供可靠的保护。 随着电力电子技术的发展，功率器件如IGBT、MOSFET等广泛应用于PWM变流电路中。对于任何固态的功率开关器件来讲，都具有一定的固有开通和关断时间，对于确定的开关器件，固有开通和关断时间内输入的信号是不可控的，称为开关死区时间，它引起开关死区效应，简称为死区效应。在电压型PWM逆变电路中，为避免同一桥臂上的开关器件直通，必须插入死区时间，这势必导致输出电压的误差。该误差是谐波的重要来源，它不但增加了系统的损耗，甚至还可能造成系统失稳。 随着电力电子技术的发展,逆变器主电路、控制电路发生了较大变化,其性能不断改善,当然,保护电路也应随之作相应完善。逆变器保护电路主要包括过压保护、过载(过流) 保护、过热保护等几个方面。 本文仅就保护复位电路与死区控制电路与的实现进行了分析和研究。 2 保护电路设计 较之电工产品，电力电子器件承受过电压、过电流的能力要弱得多，极短时间的过电压和过电流就会导致器件永久性的损坏。因此电力电子电路中过电压和过电流的保护装置是必不可少的，有时还要采取多重的保护措施。 2.1 死区控制电路的结构设计 死区控制电路的电路拓扑结构如图所示，其主要功能是确保主电路中的开关管S 1、S 2 不能同时导通。死区电路的波形图如图1所示，从图中可以明显地看出开关管S 1和S 2 的驱 动信号没有使S 1与 S 2 同时导通的重叠部分，这就是两个主开关管之间存在所谓的“死区”。 而通过改变HEF4528芯片的输出信号脉宽，就可以调节驱动信号的脉宽。（具体的方式是 通过改变HEF4528芯片的外接RC电路的参数值实现的，如图2所示）如图3所示R t 、C t 的值与输出脉宽的关系在本文中，选择电位器P2的阻值为10kΩ,电容C237的容值为103pF，因此由图3可知，输出信号的脉宽大约为10μs 。
MOSFECT的驱动保护电路的设计与应用
MOSFET的驱动保护电路的设计与应用 时间：2012-05-30 10:12:34 来源：电子设计工程作者：郭毅军，苏小维，李章勇，陈丽 摘要：率场效应晶体管由于具有诸多优点而得到广泛的应用；但它承受短时过载的能力较弱，使其应用受到一定的限制。分析了MOSFET器件驱动与保护电路的设计要求；计算了MOSFET驱动器的功耗及MOSFET驱动器与MOSFET的匹配；设计了基于IR2130驱动模块的MOSFET驱动保护电路。该电路具有结构简单，实用性强，响应速度快等特点。在驱动无刷直流电机的应用中证明，该电路驱动能力及保护功能效果良好。 关键词：功率场效应晶体管；功耗和匹配；驱动电路；保护电路 功率场效应晶体管(Power MOSFET)是一种多数载流子导电的单极型电压控制器件，具有开关速度快、高频性能好、输入阻抗高、噪声小、驱动功率小、动态范围大、无二次击穿现象和安全工作区域(SOA)宽等优点，因此，在高性能的开关电源、斩波电源及电机控制的各种交流变频电源中获得越来越多的应用。但相比于绝缘栅双极型晶体管IGBT或大功率双极型晶体管GTR等，MOSFET管具有较弱的承受短时过载能力，因而其实际使用受到一定的限制。如何设计出可靠和合理的驱动与保护电路，对于充分发挥MOSFET功率管的优点，起着至关重要的作用，也是有效利用MOSFET管的前提和关键。文中用IR2130驱动模块为核心，设计了功率MOSFET驱动保护电路应用与无刷直流电机控制系统中，同时也阐述了本电路各个部分的设计要求。该设计使系统功率驱动部分的可靠性大大的提高。 1 功率MOSFET保护电路设计 功率场效应管自身拥有众多优点，但是MOSFET管具有较脆弱的承受短时过载能力，特别是在高频的应用场合，所以在应用功率MOSFET对必须为其设计合理的保护电路来提高器件的可靠性。功率MOSFET保护电路主要有以下几个方面： 1)防止栅极 di／dt过高：由于采用驱动芯片，其输出阻抗较低，直接驱动功率管会引起驱动的功率管快速的开通和关断，有可能造成功率管漏源极间的电压震荡，或者有可能造成功率管遭受过高的di／dt而引起误导通。为避免上述现象的发生，通常在MOS驱动器的输出与MOS管的栅极之间串联一个电阻，电阻的大小一般选取几十欧姆。 2)防止栅源极间过电压由于栅极与源极的阻抗很高，漏极与源极间的电压突变会通过极间电容耦合到栅极而产生相当高的栅源尖峰电压，此电压会使很薄的栅源氧化层击穿，同时栅极很容易积累电荷也会使栅源氧化层击穿，所以要在MOS管栅极并联稳压管以限制栅极电压在稳压管稳压值以下，保护MOS管不被击穿，MOS管栅极并联电阻是为了释放栅极电荷，不让电荷积累。 3)防护漏源极之间过电压虽然漏源击穿电压VDS一般都很大，但如果漏源极不加保护电路，同样有可能因为器件开关瞬间电流的突变而产生漏极尖峰电压，进而损坏MOS管，功率管开关速度越快，产生的过电压也就越高。为了防止器件损坏，通常采用齐纳二极管钳位和RC缓冲电路等保护措施。 当电流过大或者发生短路时，功率MOSFET漏极与源极之间的电流会迅速增加并超过额定值，必须在过流极限值所规定的时间内关断功率MOSFET，否则器件将被烧坏，因此在主回路增加电流采样保护电路，当电流到达一定值，通过保护电路关闭驱动电路来保护MOSFET 管。图1是MOSFET管的保护电路，由此可以清楚的看出保护电路的功能。
二极管及八大电路保护元器件知识分享
二极管及八大电路保护元器件知识分享 电路保护主要有两种形式：过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键，涉及到电路保护器件的陶瓷气体放电管、半导体放电管和玻璃放电管；钳位型过压器件有瞬态抑制以下是其具体作用：1．放电管的作用放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级，起泄放雷电暂态过2．瞬态抑制二极管的作用3．压敏电阻的作用4．贴片压敏电阻的作用5．ESD静电放电二极管的作用：6．PTC 自恢复保险丝的作用：7．8．磁珠的作用再具体谈一下二极管基础知识-分类，应用，特性，原理，参数二极管的特性与应用二极管的应用1、整流二极管2、开关元件3、限幅元件4、继流二极管5、检波二极管6、变容二极管二极管的工作原理二极管的类型一、根据构造分类1、点接触型二极管二、根据用途分类1、检波用二极管三、根据特性分类1、一般用点接触型二极管 这种二极管正如标题所说的那样，通常被使用于检波和整流电路中，是正向和反向特性既不特别好，也不特别坏的中间产品。如：SD34、SD46、1N34A等等属于这一类。 2、高反向耐压点接触型二极管 是最大峰值反向电压和最大直流反向电压很高的产品。使用于高压电路的检波和整流。这种型号的二极管一般正向特性不太好或一般。在点接触型锗二极管中，有SD38、1N38A、OA81等等。这种锗材料二极管，其耐压受到限制。要求更高时有硅合金和扩散型。 3、高反向电阻点接触型二极管 正向电压特性和一般用二极管相同。虽然其反方向耐压也是特别地高，但反向电流小，因此其特长是反向电阻高。使用于高输入电阻的电路和高阻负荷电阻的电路中，就锗材料高反向电阻型二极管而言，SD54、1N54A等等属于这类二极管。 4、高传导点接触型二极管 它与高反向电阻型相反。其反向特性尽管很差，但使正向电阻变得足够小。对高传导点接触型二极管而言，有SD56、1N56A等等。对高传导键型二极管而言，能够得到更优良的特性。这类二极管，在负荷电阻特别低的情况下，整流效率较高。
过流保护电路原理 过流保护电路图
過流保護電路原理過流保護電路圖 過流保護電路原理 本電路適用於直流供電過流保護，如各種電池供電的場合。 如果負載電流超過預設值，該電子保險將斷開直流負載。重置電路時，只需把電源關掉，然後再接通。該電路有兩個聯接點（A、B標記），可以連接在負載的任意一邊。
負載電流流過三極管T4、電阻R10和R11。A、B端的電壓與負載電流成正比，大多數的電壓分配在電阻上。當電源剛剛接通時，全部電源電壓加在保險上。三極管T2由R4的電流導通，其集電極的電流值由下式確定：VD4＝VR7＋0.6。因為D4上的電壓（VD4）和R7上的電壓（VR7）是恒定的，所以T2的集電極電流也是恒定。該三極管提供穩定的基極電流給T3，因而使其導通，接著又提供穩定的基極電流給T4。保險導電，負載有電流流過。當電源剛接通時，電容器C1提供一段延時，從而避免T1導電和保持T2斷開。 保險上的電壓（VAB）通常小於2V，具體值取決於負載電流。當負載電流增大時，該電壓升高，並且在二極體D4導通時，達到分流部分T2的基極電流，T2的集電極電流因而受到限制。由此，保險上的電壓進一步增大，直到大約4.5V，齊納二極體D1擊穿，使T1導通，T2便截止，這使得T3和T4也截止，此時保險上的電壓增大，並且產生正回饋，使這些三極管保持截止狀態。 C1的作用是給出一段短時延遲，以便保險可以控制短時超載，如象白熾燈的開關電流，或直流電機的啟動電流。因此，改變C1的值可以改變延遲時間的長短。該電路的電壓範圍是10～36V的直流電，延遲時間大約0.1秒。對於電路中給出的元件值，負載電流限制為1A。通過改變元件值，負載電流可以達到10mA～40A。選擇合適額定值的元件，電路的工作電壓可以達到6～500V。通過利用一個整流電橋（如下面的電源電路），該保險也可以用於交流電路。電容器C2提供保險端的暫態電壓保護。二極體D2避免當保險上的電壓很低時，C1經過負載放電。
电源保护电路系统的设计与制作
电源保护电路系统的设计与制作 为了方便在实验室做各种电路实验，实验室电源系统应具有如下的功能： 输出+12V，-12V，+5V固定电压的直流稳压电压源； 输出输出电压从1.25V到12V可调的直流稳压电压源； 输出电流从2mA到40mA可调的直流电流源； 输出电压约为+16V，-16V的直流电压源（没有经过稳压的电压源，方便做电源实验用）； 输出电压为12V的交流电压源（方便做电源实验用）； 在电子技术实验室使用较广泛的综合电路实验箱所使用的电源一般有好几组电源输出，如+12V，+5V，-12V等等，数字实验电路还有一个+5V电源插口。由于是学生实验用仪器，学生在做实验时操作出错是常有的现象，主要是以下三类错误：一是电源直接短路造成的严重过载而损坏电源电路，此类错误的后果是损坏稳压器，或整流二极管或变压器；二是负载过重，这往往是学生由于接线错误，如芯片的线接错，虽没有直接短路，但可能电流超过额定值，若再加上没有及时排除故障，使得时间过长，而损坏电路，如损坏芯片，进一步损坏电源电路器件；还有一种可能是将+12V或者-12V电源插入到数字实验电路的+5V电源插口，这样造成数字电路（如高低电平信号形成电路，数码信号显示电路等等）中的集成块损坏，特别是TTL集成电路块的损坏。因此，设计制作一个电路保护系统很有必要。 对保护电路的要求： 过压保护：输出的所有电压中，只要任何一个电压超过额定值1V，保护电路动作。 欠压保护：输出的所有电压中，只要任何一个电压低于额定值1V，保护电路动作。 过流保护：任何一个输出电流超过500mA时或所有正电源电流之和超过500mA时或所有负电源电流之各超过500mA时，保护电路动作。 电源电压接错保护：在应加+5V电源接口处错误地加上了其它电源，如+12V，-12V等等，保护电路动作。 常用的电路保护措施有： 熔断器保护，即通常用的保险丝，保险管，它是一种过流保护器件，将它串接在电源电
电冰箱保护电路的设计
数字电子技术基础 课程设计报告 设计题目：电冰箱保护电路的设计 姓名：刘赢/ 黄光超 学号：3152052052439/3152052052431 班级：电信15-4班 指导教师：刘亚荣 桂林理工大学信息科学与工程学院 2016 年12 月
电冰箱保护器 一、设计任务与要求： (1)设计电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时等功能。 (2)电压在180-250V 范围内，正常供电时绿灯亮。 (3) 过压保护：当电压高于250V 时，自动切断电源，红灯亮。 (4) 欠压保护：当电压低于180V 时，自动切断电源，红灯亮。 (5)延时保护：在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时3-5分钟才可接通电源。 二、方案设计与论证 原理框图如图1所示。 1 图1 原理框图 方框图说明：输入220伏交流市电，经过变压器的降压后输入进整流滤波电路中，经过整流滤波后的交流电变为脉动的直流电，然后该直流电输入进检测电路，通过与窗口比较器的参考电压进行比较后由控制执行电路判别是否切断电路。 三、单元电路设计与参数计算 1、电源电路
根据对工作原理的分析,可以确定电路设计如图2所示。 图2电源电路 电源电路原理：市电在经过变压器的降压后依次进行整流滤波，输出直流电，然后输入到下一级的比较器中。整流滤波电路各阶段具体波形如图3所示。 图3 整流滤波电路各阶段的波形图 2、电压检测电路 根据对电路原理的分析可以确定检测电路的设计如图4所示。 V11V13 图4电压检测电路
电压检测电路原理：220伏的市电经过降压、整流、滤波后输入窗口比较器，当输入电压高于U RH时，U1输出低电平，U2输出高电平;当输入电压低于U RL时，U2输出高电平，U1输出低电平;当输入电压介于U RH和U RL之间时,U1和U2均输出高电平。 变压器原边与副边线圈匝数比为50。 1.临界状态当市电电压为250V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U01=250/25× 1.4=7 V 2.临界状态当市电电压为190V时，经过降压整流滤波后的输出电压值U01=190/50×1.4=5.32V。 3.当市电为过压状态时，设输入电压为255V，经过降压整流滤波后的输出电压值U01=255/50×1.4=7.14V。 4.当市电为欠压状态时，设输入电压为175V，经过降压整流滤波后的输出电压值U01=185/50×1.4= 5.18V。 终上，U RH的取值可以为7V，U RL的取值可以为5.04V。 四、总电路图与元器件清单
三大常见电路保护器件
三大常见电路保护器件 电路保护主要有两种形式：过压保护和过流保护。选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键，涉及到电路保护器件的选型，我们就必须要知道各电路保护器件的作用。在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为，此外，其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。 电路保护最常见的器件有三：GDT、MOV和TVS。 GDT(陶瓷气体放电管) GDT有单极和三极两种形式。三极GDT是一个看似简单的器件，能在大难临头的关键时刻保持一个差分线对的平衡：少许的不对称可以使瞬变脉冲优先耦合到平衡馈线的某一侧，因而产生一个巨大的差分信号。即使瞬变事件对称地发生在平衡馈线上，两个保护器件响应特性的微小差别也会使一个破坏性的脉冲振幅出现在系统的输入端上。三极GDT在一个具有共用气体容积的管内提供一个差分器件和两个并联器件。造成一对电极导通的任何条件都会使所有三个电极之间导通，因为气体的状态(绝缘状态、电离状态或等离子状态)决定了放电管的行为。 在正常的工作条件下，一只GDT的并联阻抗约为1TΩ，并联电容为1pF以下。当施加在GDT两端的电势低于气体电离电压(即“辉光”电压)时，GDT的小漏电流(典型值小于1 pA)和小电容几乎不发生变化。一旦GDT达到辉光电压，其并联阻抗将急剧下降，从而电流流过气体。不断增加的电流使大量气体形成等离子体，等离子体又使该器件上的电压进一步降低至15V左右。当瞬变源不再继续提供等离子电流时，等离子体就自动消失。GDT 的净效果是一种消弧作用，它能在1ms内将瞬变事件期间的电压限制在大约15V以下。GDT的一个主要优点是迫使大部分能量消耗在瞬变的源阻抗中，而不是消耗在保护器件或
电路过流保护元件
电路过流保护元件--自恢复保险丝简介及注意事项 目录：行业新闻星级：3星级人气：16发表时间：2012-02-28 14:12:00 【大中小】文章出处：凯泰电子网责任编辑：自恢复保险丝作者：自恢复保险丝 自恢复保险丝,俗称－－正温度系数热敏电阻（PTC Resettable Fuse),是一种电路过流过温保护元器件产品，广泛应用于通讯设备（配线架保安单元，通讯终端设备，卫星接收器（ＤＶＢ）计算机及周机设备等），汽车电子（电动雨括器，中控锁，电动坐椅，汽车线束，防盗器等等），电动玩具（电动遥控车，电子琴，电动童车等等），电源（电力电源，通信电源，充电器，ＵＰＳ电源，变压器等等）．．．．． 特点： PTC自恢复保险丝，主要是通过电路中的异常电流来达到保护作用。在正常工作状态下，它的阻抗很小，像一根导线串联在电路中；一旦电路发生故障短路，它的内阻值会随着电路中的电流值的增大而发生改变，直至达到保护。（待故障排除后，它的内阻值又恢复到低阻状态，继续工作） 选型应注意如下几点： PTC选型时，决定性的四个主要参数：电路中的电压值、正常工作电流值、保护启始电流值值、环境温度。 选用过流保护用PTC热敏电阻作为过流过热保护元件，首先确认线路最大正常工作电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的不动作电流）和过流保护用PTC热敏电阻安装位置（正常工作时）最高环境温度、其次是保护电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的动作电流）、最大工作电压、额定零功率电阻，同时也应考虑元件的外形尺寸等因素。如下图所示：使用环境温度，不动作电流及动作电流三者之间的关系。
应用原理 当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。 图2 为电路正常工作时的伏-安特性曲线和负载曲线示意图，由A点到B点，施加在PTC 热敏电阻上的电压逐步升高，流过PTC热敏电阻的电流也线性增加，表明PTC热敏电阻的电阻值基本不变，即保持在低电阻态；由B点到E点，电压逐步升高，PTC热敏电阻由于发热而电阻迅速增大，流过PTC热敏电阻的电流的也迅速降低，表明PTC热敏电阻进入保护状态。正常的负载曲线低于B点，PTC热敏电阻就不会进入保护状态。
三段式电流保护的设计(完整版)
学号 2010 《电力系统继电保护》 课程设计 （2010届本科） 题目：三段式电流保护课程设计 学院：物理与机电工程学院 专业：电气程及其自动化 作者姓名： 指导教师：职称：教授 完成日期：年12 月26 日
目录 1 设计原始资料........................................................................................................................................ - 3 - 1.1 具体题目..................................................................................................................................... - 3 - 1.2 要完成的内容............................................................................................................................. - 3 - 2 设计要考虑的问题................................................................................................................................ - 3 - 2.1 设计规程..................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1 短路电流计算规程.......................................................................................................... - 3 - 2.1.2 保护方式的选取及整定计算 .......................................................................................... - 4 - 2.2 本设计的保护配置..................................................................................................................... - 5 - 2.2.1 主保护配置...................................................................................................................... - 5 - 2.2.2 后备保护配置.................................................................................................................. - 5 - 3 短路电流计算........................................................................................................................................ - 5 - 3.1 等效电路的建立......................................................................................................................... - 5 - 3.2 保护短路点及短路点的选取..................................................................................................... - 6 - 3.3 短路电流的计算......................................................................................................................... - 6 - 3.3.1 最大方式短路电流计算 .................................................................................................. - 6 - 3.3.2 最小方式短路电流计算 .................................................................................................. - 7 - 4 保护的配合及整定计算........................................................................................................................ - 8 - 4.1 主保护的整定计算..................................................................................................................... - 8 - 4.1.1 动作电流的计算............................................................................................................ - 8 - 4.1.2 灵敏度校验...................................................................................................................... - 9 - 4.2 后备保护的整定计算................................................................................................................. - 9 - 4.2.1 动作电流的计算.............................................................................................................. - 9 - 4.2.2 动作时间的计算............................................................................................................ - 10 - 4.2.3 灵敏度校验.................................................................................................................... - 10 - 5 原理图及展开图的的绘制.................................................................................................................. - 10 - 5.1 原理接线图............................................................................................................................... - 10 - 5.2 交流回路展开图........................................................................................................................- 11 - 5.3 直流回路展开图....................................................................................................................... - 12 - 6 继电保护设备的选择.......................................................................................................................... - 12 - 6.1 电流互感器的选择................................................................................................................... - 12 - 6.2 继电器的选择........................................................................................................................... - 13 - 7 保护的评价.......................................................................................................................................... - 14 -