過載保護電路圖設計（一）

如下圖所示，由R3，RP分壓電路中撿取市電的過電壓信號，經過觸發二極管，驅動微觸發晶閘管導通，使脫扣器動作。漏電保護器的過載保護用干簧管繞制的線圈Lg利用剩余電流原理完成。

干簧管的常開觸點并接在試驗按鈕SB上；線圈Lg串接在繞組W1上，當負載電流超過設定值時（過載設定值由線圈的線徑、匝數確定），干簧管的常開觸點便因磁化而閉合，相當于試驗按鈕SB閉合，則互感器T的一次側產生剩余電流，二次側信號便觸發VTH導通，脫扣器動作，迅速切斷電源，其電氣原理與前面所講的漏電、過電壓保護動作原理相同。下圖所示的電路比較完整地起到了過電壓、過電流、過載、漏電保護作用。

過載保護電路圖設計（二）

如圖所示是一種稱之為限流式的過載保護電路。電路中．VT3—VT6構成復合互補對稱式功率放大輸出級電路，\rri、vr2、VD7、VD8和Rs、瑪等構成過載保護電路，其中R和R9為取樣電阻器，其電阻值很小。

過載保護電路圖設計（三）

該電路具有斷相保護和過載保護功能。電路不采用電源變壓器，可縮小裝置的體積。

調節RP．使電動機正常運行時，加在穩壓管vsl上的電壓低于其擊穿電壓，三極管VTi截止，VTz導通，中間繼電器KA吸合，其常開觸點閉合，接觸器KM自鎖。

當W相斷電時，接觸器KM釋放，電動機停轉；當U相或V相斷電時，VS1擊穿，三極管VTi導通．VT2截止，KA、KM相繼失電釋放，電動機停轉。電動機過載時，Vsl擊穿，也起到停機保護作用。

過載保護電路圖設計（四）

為大家帶來的是一款關于25歐揚聲器的過載保護電路設計，該過載保護電路功率為650mW，電源電壓12V，揚聲器25歐。具體的電路設計和元器件規格請見下文詳細講解。如圖過載保護電路功率為650mW，電源電壓12V，揚聲器25歐。部分元件規格：VT1：晶體管NB111EH/JVT2：晶體管：NR001EVT3：晶體管NA11EB/JVT4：晶體管NA12EB/J。

過載保護電路圖設計（五）

下面介紹一種采用霍耳元件作為傳感器的可控硅過流過載保護電路，此外它還具有過熱保護功能和聲光報警功能。電路原理圖見下。

基于霍爾元件的可控硅過流過載保護電路

它的基本工作原理是這樣的，由兩個Ｕ形磁體與兩個三端型集成霍耳元件組成一個帶有一定間隙的閉合磁路，作為電流的檢測系統，通過負載及可控硅電流的導線從磁路平面的中心穿過，在磁路中產生一個交變磁場，見圖２。當通過可控硅的電流值在額定范圍之內時，它在磁路中所產生的磁場強度較小，低于霍耳元件的動作磁場強度，保護電路不動作。而一旦發生過電流情況時，由于磁場強度大增，將超過霍耳元件的動作強度，霍耳元件將被觸發翻轉，同時也觸發保護電路，使其關閉主電路可控硅的觸發電路，并使可控硅在過零之后關斷。

電路中IC1和IC2為霍耳集成電路ULN3020，在平時正常工作時它們的輸出端役腳始終都為低電平，D2、D3截止，可控硅T1也處于關斷狀態，發光管L4不發光，正電源通過R6、L1、IC4、R5、VT到地形成一個回路，如果控制開關三極管VT的基極為高電平，它將處于導通狀態，從而使過零觸發器IC4開通，觸發雙向硅T3導通，負載RL得電工作，它們的電流將在磁路中產生一個交變磁場，當磁場強度的峰值沒有達到兩個霍耳元件的開通磁場強度時，IC1和IC2都保持原態不變。而一旦由于負載不正常，或其他原因導致電流異常增大時，IC1和IC2中有一只將處于短時高電平輸出狀態，從而通過D2或D3觸發可控硅T1導通，D5導通，使過零觸發器IC4關斷，而可控硅T3將在電源過零后關斷。與此同時，發光管L4點亮，D4也導通，蜂鳴器BU發出報警聲，可控硅T1能夠一直保持導通狀態，直到關閉控制電路的電源為止。

在這個電路中還有一套可控硅過熱保護電路，其中IC3為一只TO-220方式封裝的型號為67L070二腳溫度傳感開關元件，它的動作溫度為70℃，在平時常溫狀態下為常閉狀態。它被安裝在可控硅T3的散熱器上。當可控硅由于過負荷或其他原因而使功耗大大增加，一旦散熱器的溫度達到70℃時，IC3將從常閉轉為常開，這時T2將通過R10觸發導通，D6也導通，使IC4斷電截止，同時也使可控硅T3截止。與此同時，D7也導通，發光管L3被點亮，D6導通，蜂鳴器BU工作，發出報警聲音。可控硅T2也能夠一直保持導通狀態。最后直到關閉控制電源為止。

使霍耳元件動作的電流大小可以通過調整兩個U形磁心之間的間隔來決定，對于本電路所使用的40A可控硅來說，應將通過它的最大電流限制在小于40A這里所使用的磁心截面為5mm*4mm，兩磁心之間的間隔約為2.0mm左右，但由于不同磁性材料導磁率存在的差異以及霍耳元件的參數差異，具體間隔可能略有不同，實際保護電流的大小最好通過實測決定，并用膠封固在印刷板上。對兩只霍耳元件安裝的要求是，對正磁民截面，印字全部朝向一個方向。只有這樣才能使兩只霍耳元件分別檢測交流電流的正負半周。

為了作進一步的保護，在主電路還設有一個32A的空氣開關，它的作用也是保護可控硅，同時也作為主電路的控制開關使用。

該保護電路的不足之處是當負載及電路發生嚴重短路問題時，對可控硅的保護作用略顯不足，因為也曾經出現過可控硅被燒短路的情況，這主要是由于在保護電路動作之后，可控硅只能在電源過零之后才能自然關斷，而空氣開關的分斷速度也是有限的。所以在必要時應采用快熔等其他措施來進行最后的短路保護。

過載保護電路圖設計（六）

開關電源的過載保護電路設計

1、恒功率控制過載保護電路

UC3842控制的電流型反激式開關電源原理圖如圖1所示，它采用雙環控制模式，一個是檢測輸出電壓的電壓外環，一個是檢測開關電流的電流內環，而與電流內環并行的是逐周期限流的功率限制模塊。其中Uin為全電壓范圍全橋整流后的直流電壓，Uth對應PWM芯片的限制功率點，由于齊納二極管Z1的作用，Uth的電壓值鉗位在1V，使電感峰值電流受到限制，進而實現功率限制。當輸出負載達到功率限制點后，隨著負載電流的繼續增大，輸出電壓將降低，進入恒功率控制階段;由于提供給控制芯片供電的輔助電源電壓反映輸出電壓，當輸出電壓降低到一定程度，輔助電源將不能維持IC正常供電，電源將做重復的關斷重啟動作，進入打嗝模式（Hiccup-mode）保護階段;負載恢復正常后，電源恢復正常工作。根據上述原理可知圖2所示的恒功率控制過載保護電路輸出電壓與輸出電流關系。

值得注意的是，從開關電流取樣至開關管Q1關斷存在傳輸延遲，包括控制芯片從電流取樣輸入至輸出的傳輸延遲（UC3842的典型值是150ns）、開關管Q1的關斷延遲以及用于消除開關電流前沿尖峰的濾波電路造成的延遲。這段延遲時間會使在全電壓范圍工作（90~264Vac）的開關電源低壓工作與高壓工作的最大功率點不一致，實際應用中需要加入輸入電壓補償電路進行補償，以減小高輸入電壓與低輸入電壓時最大功率點的差異。如圖1所示，即該電路通過補償電阻RP、RS2對偵測的開關電流信號疊加一個隨輸入電壓變化的直流分量來實現補償作用。實際應用中，RS2取值為1k：左右，以保證RP的取值足夠大以及對控制IC進行保護。下面將分別介紹不連續導電模式（DCM）、連續導電模式（CCM）兩種情況下RP與RS1的求法。圖3為分別在兩種模式下補償后的開關電流波形圖。其中，Ith為UC3842的最大電流取樣輸入門限，其值為Uth與檢測電阻RS1的比值，ICL、ICH為低壓與高壓輸入時的補償電流，td為從開關電流取樣輸入至開關管Q1關斷的傳輸延遲，IPH為高輸入電壓時的開關電流峰值，IPL為低輸入電壓時的開關電流峰值。

與恒功率控制過載保護電路不同的是此類型的保護電路是通過檢測取樣電阻上的電壓，并與參考電壓比較來實現。圖4所示為恒電流控制型保護電路原理圖。

當輸出電流達到電流保護值之前，電源工作在恒壓控制階段;當輸出電流達到電流保護值時，進入恒電流控制階段，負載再增大，輸出電流將被限制住，輸出電壓降低;隨著負載繼續增大，輸出電壓繼續降低，提供給IC供電的輔助電源電壓將不能維持IC正常供電，電源會進入打嗝模式。故障消失后，電源恢復正常工作。輸出電流限制值：

Iomax=R4Uref/（R3+R4）RS2（7）

實際應用中，電流取樣電阻RS2采用阻值較低的錳銅線電阻，以保證不在取樣電阻上產生太大損耗。Op2用來產生誤差信號調節PWM信號的脈寬用來實現恒壓控制，Op1用來實現恒流控制。有專用的芯片如TSM103可實現Op1，Op2的功能。恒電流控制過載保護電路廣泛應用于給電池充電的場合，輸出電壓與電流的關系曲線如圖5所示。由于此種類型的保護電路也會進入打嗝保護模式，此時的開關應力較大。

3、延時鎖定關斷過載保護電路

一般來說保護后電源的狀態可分為鎖定狀態和可恢復狀態，其中打嗝保護模式就是一種可恢復的保護方式。

在某些高峰值負載應用場合，如打印機電源等，在平均負載電流不超過額定電流以及元件能承受的電流與電壓應力允許的前提下，電源在短時間內可以允許過載工作，但過載工作時間過長電源系統則認為負載設備發生嚴重故障，此時需要電源關斷并鎖定，以實現對負載設備的保護以及對電源本身的保護。基于此，本文提出一種延時鎖定保護電路。

UC3842以輸出補償引腳作為反饋信號輸入時，此腳的電壓會隨負載的增加而不斷上升，當達到最大功率點時，此時輸出補償引腳的電壓約為5V，見圖1。所以可以在原邊用COMP腳的電壓來控制過功率點，如圖6所示，當COMP腳電壓達到功率設置點電壓時Op1輸出高電平，通過R11給C4充電，當充到R10上的分壓值時Op2輸出高電平，使Q2導通，由于Q1、Q2強烈的正反饋作用使等效SCR電路持續導通，通過Q2把COMP腳電壓拉低同時鎖定電源，只有當AC重新再接入時才能恢復。

延時時間Tdelay可由下式來確定：

Tdelay=-R11C4ln（1-（R10UREF/（R9+R10）UOPmax）） ? ? ? ? ? ? ? （8）

式中，UOPmax為運放輸出的最大電壓。

在不同的應用場合，可對延遲時間進行調整，也適用于不延遲保護的場合。由于此種保護方式保護后輸出電壓與電流近似為零，開關元件不工作，不承受開關應力，因此鎖定關斷的保護方式是一種相對安全的保護方式。