[科普中国]-电路保护

常见类型过流保护（over current）

是当电流过大时自动断电，防止电路中的元器件因超过1额定电流而造成的损坏。

过压保护(Over-Voltage Protection)主要是防止过电压或静电放电(Discharge Suppression)对电子元器件的损坏，被广泛地应用于电话机、传真机及高速传输接口(USB,IEEE1394,HDMI,SATA)等各种电子系统产品，尤其是电子通讯设备,对于如何避免因为电压异常(Over-Voltage or EOS(Electrical Over-Stress))或静电放电(ESD)而对电子备造成伤害损失尤为重要。

过温保护（OT）温度保护组件从商品化到现在，已经走过了一个甲子，目前过温保护组件广泛运用于对温度有特殊要求的场合，此类保护组件按照作动原理可分为化学药品作动型、低温合金作动型，其中化学药品作动型产品的主要特点是可以做低温型产品（目前有做到48℃），但结构较为复杂，成本较高；低温合金型作动主要是一根直径较大的低温熔丝起导通作用，必须保证在通过额定电流产生的热量不会使熔丝熔化，此低温熔丝一般是通过调节锡（Sn）、铜（Cu）、银（Ag）、铋（Bi）、铟（In）等成份的比例来调节其熔点。

过温过流保护（TFR）近年来，随着应用的提升，单纯的温度保护功能, 已不能满足日新月异电器、电机、马达及3C产品安全保护的需求，因此再研发出能因应因温度、电流及电压异常情况下同时监控并及时保护的组件， 而此样组件的兴起主要以锂离子电池及锂高分子电池为最大应用。

过流过压（OCOV）随着现代电子产品的复杂化，对于保护组件运用的要求也日益提高，如保护的全面性、有限的预留空间等，随着这些要求的提出，保护组件界掀起了一场组合封装的热潮，如上面提到过流过温保护也算组合封装的一种，但过流过压保护组合封装产品目前大多数还处在研发阶段，还没有成熟的商业化产品面市。

保护的重要性在各类电子产品中,设置过电流保护和过电压保护元件的趋势日益增强,之所以如此,归纳起来主要有以下几个方面的因素：

（1）随着电子产品发展的需求，IC的功能(集成度)也越来越强,其“身价”自然越来越高贵,因而需要加强保护。

（2）为了降低功耗、减少发热、延长使用寿命,半导体元件和IC的工作电压越来越低,据SIA(美国半导体行业协会)统计，目前工作电压在1.5V左右,到2004年将降到1.2V以下，因而其抗过电流/过电压的能力需要适应新的保护要求。

（3）移动式电子产品越来越多，如手持机、PDA、笔记本电脑、摄录机、数码相机、光盘机等，这些电子产品都需要电池组件作为，在电池组件和电池充电器中都必须配备保护元件。

（4）在现代豪华型汽车中,装备的电子设备越来越多，而且工作条件比一般的电子产品更恶劣，如汽车行驶状况和环境瞬息万变、汽车起动时会产生很大的瞬间峰值电压等。因此,在为这些电子设备配套的电源适配器中，一般都需要同时安装过电流和过电压保护元件。

（5）众多电力/电子产品都需要防止雷击以及电源线与电话线的交扰，以保证正常通信和用户人身安全。所以，随着电力/电子产品的发展，过电流/过电压保护元件的需求呈上升趋势。

（6）据统计，在电子产品出现的故障中，有75%是由于过电流/过电压造成的。IBM曾分析过计算机电源的故障原因，其中88.5%是由于过电流/过电压造成的。随着人们对电子产品质量的苛求,制造厂家为了提高市场竞争力，就必须大量采用电路保护元件。2

方法举例过压保护过压的原因

1 操作过电压：由拉闸、合闸、快速直流开关的切断等经常性操作中的电磁过程引起的过压。

2 浪涌过压：由雷击等偶然原因引起，从电网进入变换器的过压。

3 电力电子器件关断过电压：电力电子器件关断时产生的过压。

4 在电力电子变换器-电动机调速系统中，由于电动机3回馈制动造成直流侧直流电压过高产生的过压，也称为泵升电压。

过压保护的基本原则是：根据电路中过压产生的不同部位，加入不同的附加电路，当达到—定过压值时，自动开通附加电路，使过压通过附加电路形成通路，消耗过压储存的电磁能量，从而使过压的能量不会加到主开关 器件上，保护了电力电子器件。

过流保护过流的原因

当电力电子变换器内部某一器件击穿或短路，触发电路或控制电路发生故障，出现过载，直流侧短路，可逆传动系统产生环流或逆变失败，以及交流电源电压过高或过低，缺相等，均可引起变换器内元件的电流超过正常 工作电流，即出现过流。由于电力电子器件的电流过载能力比一般电气设备差得多，因此必须对变换器进行适当的过流保护。变换器的过流一般主要分为两类：过载过流和短路过流。

过流保护的方法

(1) 交流进线电抗器，或采用漏抗大的4整流变压器，利用电抗限制短路电流。但正常工作时有较大的交流压降。

(2) 电流检测装置。过流时发出信号，过流信号一方面可以封锁触发电路，使变换器的故障电流迅速下降至零，从而有效抑制了电流。另一方面控制过电继电器，使交流接触器触点跳开，切断电源。但过流继电器和交流接触器动作都需一定时间(100～ 200ms)，故只有电流不大的情况这种保护才能奏效。

(3) 直流快速开关。对于大、中容量变换器,快速熔断器的价格高且更换不方便。为避免过流时烧断快速熔断器，采用动作时间只2ms的直流快速开关，它可先于快速熔断器动作而保护电力电子器件。

(4) 快速熔断器 。快速熔断器是防止变换器过流损坏的最后一道防线，在晶闸管变换器中，快速熔断器是应用最普遍的过流保护措施,可用于交流侧、直流侧和装置主电路中。其中交流侧接快速熔断器能对晶闸管元件短路及直流侧短路起保护作用，但要求正常工作时，快速熔断器电流定额要大于晶闸管的电流定额，这样对元件的短路故障所起的保护作用较差。