如何保護(hù)電路免受過壓？

過壓保護(hù)是指當(dāng)被保護(hù)線路的電源電壓高于一定數(shù)值時(shí)，過壓保護(hù)器會切斷該線路，以防止電壓過高對設(shè)備或系統(tǒng)造成損害。當(dāng)電源電壓恢復(fù)到正常范圍時(shí)，保護(hù)器會自動接通，確保電路的正常運(yùn)行。

過壓保護(hù)是電力系統(tǒng)和電子設(shè)備中重要的安全保護(hù)措施之一。它可以防止因雷電、電源故障、設(shè)備故障等引起的電壓過高對設(shè)備造成破壞，從而延長設(shè)備的使用壽命，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

常見的過壓保護(hù)元器件或設(shè)備有防雷器、壓敏電阻、避雷器等。這些元器件或設(shè)備能夠迅速響應(yīng)電壓變化，并在電壓超過預(yù)設(shè)值時(shí)啟動保護(hù)機(jī)制，從而確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

過壓保護(hù)器件包括熔斷器、保險(xiǎn)絲、電子保護(hù)器等。熔斷器和保險(xiǎn)絲主要通過熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，當(dāng)電路電壓過高時(shí)，保險(xiǎn)絲內(nèi)的金屬絲會熔斷，從而切斷電路。電子保護(hù)器則是通過電子元件來實(shí)現(xiàn)過壓保護(hù)，當(dāng)電路電壓超過設(shè)定值時(shí)，電子保護(hù)器會自動切斷電路。

如何保護(hù)電路免受過壓？

考慮下圖，我們需要微控制器的過電壓保護(hù)。微控制器可以是任何在 IO 引腳上具有最大 5V 額定值的東西。因此，超過 5V 可能會損壞微控制器。

微控制器的過電壓保護(hù)

上述電路中使用的齊納二極管為 5.1V穩(wěn)壓二極管。它會在過壓情況下正常工作。如果電壓大于 5.1V，齊納二極管將通過電流并控制電壓高達(dá) 5.1V。但低于 5.1V，齊納二極管將像普通二極管一樣工作并阻斷。

下圖是齊納二極管保護(hù)電路的仿真。

齊納二極管保護(hù)電路的仿真

上面的原理圖有一個(gè)輸入電壓，它是 V1。R1 和 D2 是保護(hù)輸出免受過壓保護(hù)的兩個(gè)組件。在這種情況下，D2、1N4099 是一個(gè) 6.8V齊納二極管。如果 V1 超過 6.8V，輸出將受到保護(hù)。由于 1N4099 的 6.8V 參考電壓，輸出將保持最大 6.8V。

過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)有什么區(qū)別

過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)在電力系統(tǒng)及設(shè)備保護(hù)中起著至關(guān)重要的作用，但它們之間存在明顯的區(qū)別。

首先，從定義上來看，過壓保護(hù)主要針對的是當(dāng)電氣設(shè)備的電壓超過設(shè)定值時(shí)的情況。一旦電壓過高，過壓保護(hù)器會自動切斷電源，從而防止設(shè)備因電壓過高而損壞。而欠壓保護(hù)則是針對電壓低于設(shè)定值的情況，當(dāng)電壓過低時(shí)，欠壓保護(hù)器會自動切斷電源，以避免設(shè)備因電壓過低而無法正常運(yùn)行。

其次，在使用場景上，過壓保護(hù)器一般用于需要對電壓波動進(jìn)行過載保護(hù)的場景，例如變壓器、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)等設(shè)備。而欠壓保護(hù)器則更常用于對電力系統(tǒng)中的電壓異常進(jìn)行保護(hù)的場景，如電力系統(tǒng)的分段回路、控制電路等。

此外，從使用對象的角度來看，過壓保護(hù)器一般適用于中小型電氣設(shè)備的保護(hù)，比如電動機(jī)、照明設(shè)備、家用電器等。而欠壓保護(hù)器則主要適用于大型電力設(shè)備的保護(hù)，如變壓器、控制設(shè)備、UPS等。

最后，從保護(hù)機(jī)制來看，過壓保護(hù)主要是防止電網(wǎng)波動過大導(dǎo)致的主回路內(nèi)部元件損壞，而欠壓保護(hù)則是防止電網(wǎng)波動太小導(dǎo)致的故障。在實(shí)際應(yīng)用中，欠壓保護(hù)的設(shè)計(jì)還考慮了異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速下降、電流增大以及短路故障等問題。

審核編輯：黃飛