过流保护电路.docx
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过流保护电路
直流电路的过流保护设计方法
电子保护电路具有高速断流、恢复容易的特点，可应用于任何直流电路中作过流保护装置。
而采用普通熔丝的保护电路，其过电流反应是较迟钝的，因而不能作为灵敏的保护装置。
原理：
电子保护电路如附图所示。
当微动开关Ｋ接通时，单向晶闸管ＳＣＲ导通，直流电路也导通。
当用电量增大到超过规定的允许值时，检测电阻Ｒ１上的电压大于０．７Ｖ时，晶体管ＢＧ导通，此时晶体管集电极Ｃ和基极ｂ间的电压下降到低于３ＣＴ的维持电压，３ＣＴ关断，切断供电电路。
元件选择：
当电路两端电压≤１００Ｖ时，ＢＧ用３ＤＤ１５Ｃ，单向晶闸管ＳＣＲ可用６Ａ／４００Ｖ。
Ｒ１的阻值是根据电源所允许的电流确定的，即Ｒ１＝０．７／Ｉ（Ｉ为电源允许电流）。
若电路的耗电是５Ｗ，Ｒ２阻值为０．３５Ω的线绕电阻，允许通过的电流为２Ａ。
集成运算放大器输出过流保护电路原理
图1所示为集成运算放大器输出过流保护电路，在因某种原因（如输出短路等）使集成运放输出过流时，保护电路即成恒流源，使集成运放不至因输山过流而损坏。
图中，场效应管3DJ7按在集成运放输出端，并采用近似恒流源的接法。
当电路工作正常时，场效应管呈现低阻抗，基本不影响电路的输出电压范围。
当电路输出端短路时，场效应管呈现高阻抗，使电路输出电流得到了限制。
二极管D1的作用是，在电能输出负电压时，与场效应管一起构成恒流源。
D2与D1相同，则是在电路输出正电压时，与场效应管一起构成恒流源。
场效应管应取其饱和漏源电流IDSS略大于集成运放输出电流的管子，因为大多数集成运放的输出电流都不超过±10mA，所以可选用如3DJ6H、3DJ7G等管子。
Idss不能取得过大或过小，如果Idss过大，保护作用则会减弱Idss过小，在集成运放输出电流稍大时，恒流源阻抗增大，限制了电路的输出幅度范围。
当电路输出幅度不大、负荷较轻时，可用一阻值为500Ω左右的电阻代替场效应管，也能同样取得理想的效果。
过流保护电路过流保护电路图
过流保护电路图：
过流保护电路图一
过流保护电路图二
过流保护电路图三
过流保护电路
过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件，俗称"自复保险丝""万次保险丝"。
它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。
传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。
2.20.1原理电路
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2.20.1过流保护电路
2.20.2主要元器件选择
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（见图2.20.2），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。
图2.20.2环境温度对不动作电流和动作电流的影响
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℃的的过载保护元件，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。
2.20.3应用举例
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=17.6Ω
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，选定MZ11-10P15RH265
即:
最大工作电压265V，额定零功率电阻值15Ω±25%，不动作电流140mA，动作电流350mA，最大电流1.2A，居里温度120℃，最大尺寸为ø11.0mm。
原创文章：
过流保护电路
过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件，俗称"自复保险丝""万次保险丝"。
它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。
传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。
2.20.1原理电路
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2.20.1 过流保护电路
2.20.2主要元器件选择
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（见图2.20.2），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。
图2.20.2 环境温度对不动作电流和动作电流的影响
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℃的的过载保护元件，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。
2.20.3应用举例
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=17.6Ω
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，选定MZ11-10P15RH265
即:
最大工作电压265V，额定零功率电阻值15Ω±25%，不动作电流140mA，动作电流350mA，最大电流1.2A，居里温度120℃，最大尺寸为ø11.0mm。
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...R3D1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VR1R4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.
过流保护电路
过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。
可取代传统的保险丝，广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。
过流保护电路图
过流保护元件
通用线路过流保护用PTC热敏电阻
型号
额定电阻值
R25（Ω）
±25%
不动作电流
Int（mA）
动作电流
@25℃
It（mA）
最大工作
电压
Vmax（A）
最大电流
Imax（A）
居里温度
Tc（℃）
外形尺寸
（mm）
@25℃
@60℃
Dmax
Tmax
Фd
MZ11-20P3R7H265
3.7
530
430
1050
265
4.3
120（P）
22.0
5.0
0.6
MZ11-16P6R0H265
6.0
390
300
780
265
3.1
17.5
5.0
0.6
MZ11-16P7R0H265
7.0
350
280
700
265
3.1
17.5
5.0
0.6
MZ11-13P10RH265
10
260
200
520
265
1.8
14.0
5.0
0.6
MZ11-13P12RH265
12
225
180
450
265
1.8
14.0
5.0
0.6
MZ11-12P10RH265
10
250
200
500
265
1.8
13.5
5.0
0.6
MZ11-10P15RH265
15
180
140
350
265
1.2
11.0
5.0
0.6
MZ11-10P39RH265
39
130
100
250
265
1.2
11.0
5.0
0.6
MZ11-08P15RH265
15
150
120
300
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08P25RH265
25
130
100
250
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08P35RH265
35
115
90
225
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08P45RH265
45
105
80
220
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08P55RH265
55
90
70
180
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-07P82RH265
82
70
50
140
265
0.6
8.0
5.0
0.6
MZ11-07P56RH265
56
90
60
175
265
0.6
8.0
5.0
0.6
MZ11-06P33RH265
33
110
85
220
265
0.4
7.0
5.0
0.6
MZ11-05P70RH265
70
65
50
130
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05P85RH265
85
60
45
120
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05P39RH265
39
80
65
160
265
0.2
6.5
5.0
0.6
MZ11-05P121H265
120
45
35
90
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05P181H265
180
40
30
80
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-04P70RH265
70
50
40
100
265
0.2
5.5
5.0
0.6
MZ11-04P121H265
120
40
30
80
265
0.2
5.5
5.0
0.6
MZ11-03P151H265
150
40
30
75
265
0.2
4.5
5.0
0.5
MZ11-10N12RH265
12
170
130
340
265
1.2
100（N）
11.0
5.0
0.6
MZ11-10N18RH265
18
145
110
290
265
1.2
11.0
5.0
0.6
MZ11-10N22RH265
22
125
90
250
265
1.2
11.0
5.0
0.6
MZ11-07N22RH265
22
120
90
225
265
0.5
8.0
5.0
0.6
MZ11-05N151H265
150
38
30
80
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05N301H265
300
27
20
55
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05N601H265
600
20
15
40
265
0.2
6.5
5.0
0.6
MZ11-05N102H265
1000
15
12
30
265
0.2
6.5
5.0
0.6
MZ11-04N151H265
150
36
28
80
265
0.3
5.5
5.0
0.6
MZ11-03N151H265
150
33
25
65
265
0.2
4.5
5.0
0.5
MZ11-03N101H265
100
40
30
80
265
0.2
4.5
5.0
0.5
MZ11-03N70RH265
70
45
35
90
265
0.1
4.5
5.0
0.5
MZ11-08M12RH265
12
120
70
220
265
0.8
80（M）
9.0
5.0
0.6
MZ11-08M25RH265
25
85
50
170
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08M35RH265
35
80
50
150
265
0.8
9.0
5.0
0.6
MZ11-08M50RH265
50
60
40
120
265
1.0
9.0
5.0
0.6
MZ11-07M101H265
100
50
30
100
265
0.6
8.0
5.0
0.6
MZ11-05M70RH265
70
50
30
100
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-05M121H265
120
30
20
60
265
0.3
6.5
5.0
0.6
MZ11-03M101H265
100
25
18
55
265
0.2
4.5
5.0
0.5
MZ11-03M151H265
150
22
15
45
265
0.2
4.5
5.0
0.5
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.5s
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）
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