过压保护电路

news/2025/1/20 19:40:21/

过压保护原理:

        当电压低于预设电平时Q2 的基极高电平,由于它是一个 PNP 晶体管,它关闭。并且,当 Q2 处于关闭状态时,Q1 的基极端子将为低电平,它允许电流流过它。

        现在,当电压超过预设值时,齐纳二极管开始导通,将 Q2 的基极接地并打开 Q2。当 Q2 导通时,Q1 的基极端子变为高电平并且 Q1 导通,这意味着 Q1 充当开路开关。因此,Q1 不允许电流流过它并保护负载免受超过电压的影响。

        现在我们还需要考虑晶体管上的电压降,它应该很低以保证电路的正确精度。所以我们使用了 FMMT718 PNP 晶体管,它表现出非常低的 VCE 饱和值,因此晶体管上的电压降很低。

对于齐纳二极管D3:

如何选择用于过压保护的齐纳二极管?

如果电源电压升高到 15V 以上,齐纳二极管会击穿导通,将多余电流分流到地。

下一个重要部分是选择齐纳二极管值,主要有以下几个方面:

1)选择齐纳二极管的电压

这是齐纳二极管将充当闭合电路并保护负载免受过压影响的电压值。对于上面的示例,齐纳电压为 6.8V。

在某些情况下,目标齐纳二极管电压不可用。在这种情况下,可以选择接近值的齐纳二极管。例如,对于高达 7V 的过压保护,6.8V 齐纳二极管是一个接近值。

2)计算连接在过压保护电路两端的负载电流

对于我们上面讨论的示例,它是 50mA。除了负载电流,齐纳二极管还需要偏置电流。因此,总电流应等于负载电流加上齐纳二极管偏置电流。对于上面讨论的例子,它可以是

总电流 = 50mA + 10mA = 60mA

3)齐纳二极管具有额定功率

因此,适当的散热需要适当的额定功率齐纳二极管。额定功率可以根据步骤 - 2 中计算的总电流(60mA)计算得出。因此,齐纳二极管的额定功率等于齐纳二极管的电压,与流过二极管的总电流有关。

对于我们上面的例子,

额定功率 = 6.8V x 0.060 = 0.408 瓦。

因此,一个 500mW 的齐纳二极管就足够了。

4)通过微分源电压和一般电压来计算电阻值

源电压将是可以施加到电路的最大值。例如,可能发生或可以作为电源电压施加的最大过电压可以是 13V。

因此,电阻两端的电压降将为 = 13V-6.8V = 6.2V 根据欧姆定律,电阻值将为 = 6.2V / 0.060 A = 103R 可选择标准值 100R 电阻。

BZT52C15 是一款齐纳二极管,其稳压原理基于齐纳效应和雪崩效应。这些物理效应使齐纳二极管能够在反向击穿状态下保持电压恒定,从而达到稳压的目的。以下是其稳压原理的详细介绍:


1. 齐纳二极管的工作模式

齐纳二极管的主要特点是能够在反向偏置条件下工作,并在一定电压范围内表现出稳定的反向电压值。

(1) 正向偏置
  • 当齐纳二极管处于正向偏置状态时,它的行为与普通二极管类似。
  • 在正向偏置下的导通电压约为 0.7V(硅基二极管)。
(2) 反向偏置
  • 在反向偏置时,齐纳二极管表现出很高的阻抗,电流非常小。
  • 一旦反向电压达到或超过其击穿电压(即稳压值 15V),齐纳效应或雪崩效应会使其导通并进入击穿区域。
  • 击穿时,反向电流迅速增加,而反向电压几乎保持恒定(即 15V),实现稳压功能。

3. 稳压原理

齐纳二极管的稳压功能主要依赖于其在击穿状态下保持恒定电压的特性,具体过程如下:

  1. 工作状态设定

    • 齐纳二极管通过串联限流电阻(如 R6)连接到电源。
    • 在正常工作时,电源电压高于齐纳二极管的击穿电压(15V),使二极管处于击穿状态。
  2. 击穿区域特性

    • 当输入电压高于击穿电压时,齐纳二极管导通并稳定电压。
    • 即使输入电压波动(在击穿电压以上),齐纳二极管的反向电压几乎保持不变。
  3. 限流保护

    • 串联的限流电阻(R6)限制齐纳二极管的反向电流,防止其功耗过大。
  4. 过压保护

    • 当输入电压突然升高时,齐纳二极管吸收多余电流,保护后级电路不受高电压损坏。

4. 电路中的作用

在你提供的电路中,BZT52C15 的作用是作为过压保护二极管,通过以下方式工作:

  1. 如果电源电压升高到 15V 以上,齐纳二极管会击穿导通,将多余电流分流到地。
  2. 串联电阻(如 R6)限制通过二极管的电流,防止齐纳二极管功率超出其极限(0.5W)。


http://www.ppmy.cn/news/1564736.html

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