簡單的限流保護電路圖（一）

限流保護電路最基本的原理圖如下：

當電流小于設定值時，由R1提供P3的偏置電流，P3飽和導通，對電流不起控制作用；當電流大于或等于設定值時，R上的壓降增大，R上的壓降與三極管結壓的和接近R2的壓降，于是開始限制P3通過的電流，這樣就把電流限制在一定的水平。也可將R2換成一個穩壓管，限流更為精確。上述保護電路的缺點是當電流超載時，特別是發生短路時，所有壓降都降在三極管上，存在一定的功耗。大家可以根據需要，把保護電路設計成具有自鎖功能。也就是當電流沒有超載時，三極管完全導通，當發生短路時，則將三極管完全關閉。簡單的原理圖如下：

此電路的缺點是保護后沒有輸出，即使撤消短路也不能自行恢復。需要人工啟動，把負載斷開或用一個按鍵將R2短路。大家可以自行把P2改換成場效應管。使得保護電路未工作時損失的壓降降低。

簡單的限流保護電路圖（二）

在某些直流/直流轉換器中，芯片上的逐周期限流措施在短路期間可能不足以防止故障發生。一個非同步升壓轉換器可通過電感器和箝位二極管來提供一條從輸入端到短路處的直接通路。當負載存在短路時，不管集成電路中限流保護功能如何，流過負載通路的極大電流可能會損壞箝位二極管、電感器和集成電路。在一個SEPIC（單端初級電感變換器）電路中，耦合電容會中斷這條道路。因此，當負載存在短路時，也就不存在電流從輸入端流到輸出端的直接通路。但是，如果所要求的最短導通時間比專用負載周期還短，則電感器電流和開關電流就會迅速增大，造成集成電路故障、輸入端過載，或兩種情況兼而有之。甚至在某些降壓穩壓器中，負載周期的種種限制有時也會使開關導通時間過長，以致無法在輸出短路時保持控制，特別是在極高頻率集成電路的輸入電壓非常高的時候。使用單個晶體管方法，可以在負載過載或短路致使電感電流開始失控時，將VC腳（誤差放大器的輸出端）電壓下拉，這樣就可以防止SEPIC電路發生短路故障（圖1）。

下拉VC引腳電壓可迫使集成電路停止開關功能，跳過最短導通時間開關周期，使每個電感器中的電流下降。在短路期間，L1中的峰值電流（因開關周期數有限而降低）與L2中的峰值電流之和等于開關的峰值電流，即低于LT1961EMS8E的1.5A極限值。

簡單的限流保護電路圖（三）

限流保護電路工作原理

圖1中虛線框外的電路是普通的峰值電流方式的PWM控制電路，利用電流互感器取樣峰值電流。圖中所示的PWM芯片是ST公司生產的L5991。虛線框內是本文所提出的限流保護電路。它利用峰值電流控制中的電流信號作為輸入信號，通過一個由D1，R1，C1組成的峰值保持電路和由運放組成的PI環節得到一個誤差信號，在變換器的輸出電流超過限定值的時候，該誤差信號就會控制PWM芯片的占空比，從而使輸出電流保持在限定值。由于D2存在，當輸出電流低于限流值時，該部分電路對占空比的控制不起作用。

圖1 ?限流保護電路

下面以正激變換器為例，闡述限流保護電路的工作原理。

正激變換器如圖2所示。設圖1中A點電壓為va，B點電壓為vb，C點電壓為vc，圖2中流過開關管的電流為is，電感電流為iL，輸出電流為io。電流取樣變壓器原邊電流，即流過開關管的電流is。并作以下假定：

圖2 ?正激變換器

1）二極管D1的導通壓降是VD1并保持不變；

2）R1在實際電路中的作用是與C1組成RC吸收網絡吸收尖峰，這里假定為零；

3）正激變換器電感L電感量較大，電路工作在CCM模式且電感電流波動較小。

則正激變換器限流保護電路的理論工作波形如圖3所示。其一個開關周期可以分為3個工作階段。

階段1（t0－t1）t0時刻vg》0，開關管S及二極管DR1導通，iL線性上升，所以，原邊電流is也線性上升，va也隨之上升，此時間段va－vb《VD1，二極管D1處于關斷狀態，vb通過R3放電，呈下降趨勢。

階段2（t1－t2）t1時刻va－vb》VD1，二極管D1開始導通，vb隨著va線性上升。

階段3（t2－t3）t2時刻vg=0，S關斷，is=0，則va=0，二極管D1關斷，vb通過R3放電，直到下一周期的到來。

從圖3中可以看到vb是一個波動的電壓，但是在實際電路中，由于圖1中時間常數R3C1取得比較大，vb的波動很小，可以近似為一個直流電壓。

圖3 ?正激變換器限流保護電路理論波形

根據假定3），電感電流的波動較小，即va的斜率比較小，另外VD1較小（是因為流過二極管的電流很小，實驗中采用1N5819實測值為200mV左右），則vb的值近似地等于vaD（va在DT時間內的平均值）。從圖3中可以看到VaD與輸出電流io成正比，也即vb近似與輸出電流io成正比，假定vb=KioK為常數。

我們知道，當限流保護電路工作并達到穩定狀態時，vb=vc=vref=Kio，此時輸出電流io即為限流保護值。因此，通過改變參考電壓Vref即可改變限流保護值。

簡單的限流保護電路圖（四）

簡單的限流保護電路圖（五）

1、限流的大小I=U/RX其中U為三極管的開啟電壓，電阻RX最好選用線繞電阻，減少溫度對需要限制的電流大小的影響。溫度系數不好的電阻會影響限流的效果。

2、工作原理：1當輸入電流Iin小于限流I時，電阻RX上的壓降小于三極管9012的開啟電源Uon。此時三極管9012是處于截止狀態的。輸入電壓通過

電阻R1和R2分壓，使場效應管Q1的源極S和柵極G產生足夠的壓差。從而使Q1管導通。使電路正常工作。2當輸入電流Iin大于限流電流I時，電阻RX上的壓降大于三極管9012的開啟電源Uon。此時三極管9012是處于導通狀態的。輸入電壓就直接加在Q1管的柵極，此時Q1管的源極和柵極電壓大致相等。從而使Q1管截止。斷開電路，使電路處于保護狀態。從而避免電流過大，毀壞負載。3、Q1和Q2具有相同的功能，給電路提供雙重保護。

4、電路中的各個元件參數是根據限流350毫安設定的。9012的開啟電壓約為0.55伏。所以可確定RX=0.55V/0.35A=1.57歐姆。5、Z1和Z2為瞬態抑制二極管。防止輸出電壓異變，保護負載電壓不受尖峰電壓的影響，如雷擊等。

簡單的限流保護電路圖（六）

采用二極管的穩壓電源限流保護電路

二極管ＶＤ并接于限流取樣電阻兩端，限流電阻上的取樣電壓達到二極管導通電壓時，二極管起到旁路調整管基極電流的作用，限流輸出電流。