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【每日电路赏析】短路保护电路

2019-11-22 11:20:09  11510 电路设计 短路保护 三极管 过载保护
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短路是两个给负载供电的引脚间的无意连接。在交流和直流电路中都会发生,如果是交流的话短路会影响一整个区域的供电,但从供电站到房屋内有许多级的保险丝和过载保护电路。如果是电池这样的直流源,则短路会使电池过热,且电池放电会更快。某些极端情况下电池甚至会爆炸。有多种电路来避免短路,也有许多种保险丝来应对过载保护。

本例我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行,并保护其免受电路其它部分的影响。

所需元器件

SK100B PNP三极管 x 1
BC547B NPN三极管 x 1
1kΩ电阻 x 1
10kΩ电阻 x 1
330Ω电阻 x 1
470Ω电阻 x 1
6V直流电源 x 1

SK100B PNP三极管
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三极管凸起处的为射极,中间为基极,最后是基极。

BC547B NPN三极管
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短路保护电路

最常见的短路就是电池的正负引脚用一个低阻值的导体连接,比如导线等。这种情况下电池可能会起火甚至会爆炸。许多手机电池起火往往是这样发生的。

为了避免短路,我们需要加入短路保护电路。短路保护电路会分流一部分电流或切断电路与电源间的连接。

有时候我们使用一些有故障的家用电器比如烤箱,熨斗时会出现断电或火花。这是因为电路某处电流过大,这可能会导致漏电或起火等。为了避免这样的损失,我们常用保险丝或断路器。短路情况下保险丝或电路器会将房屋电源切断。熔丝断路器电路也是一种短路保护电路,其中低阻值的导线会在大电流下熔断,从而切断供电。

电路图
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短路保护电路的工作原理

以上短路保护电路由两个三极管电路组成,一个是BC547 NPN三极管的电路,一个是SK100B PNP三极管的电路。电源输入为5V的直流电源,既可以用电池也可以用变压器实现。
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电路的工作原因很简单,当绿色LED灯D1亮起,意味着电路正常工作且无损坏风险。红色LED灯D2亮起时则意味着有短路发生。

当电源打开的时候,三极管Q1偏置导通,LED灯D1亮起。这段时间内因为没有短路所以红色LED灯D2关闭。

绿色LED灯D1的亮起同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。

仿真电路中我们利用输出端的一个开关创造一次“短路”。当短路发生时,输出电压跌至0V,Q1基极电压为0V所以不再导通。三极管Q2的集极电压同样跌至0V也不再导通。

所以现在电流开始沿着短路路径(穿过开关)传输,流经红色LED灯D2至地。而此时D2因为正向偏置所以开始导通,LED亮起提示短路,且电流被转向D2,而非损害整个电路。
王栋春 2019-11-22 13:02:06
BC547B的管脚标注有误  楼主再看一下
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nbalanqiu 2019-11-28 12:36:03
谢谢分享!好好学习!
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