简要介绍几种短路保护方案

短路保护电路是电子设备抵御异常电流冲击的第一道防线,其设计需在响应速度、可靠性、成本之间寻求平衡。本文系统梳理几种主流技术方案,为不同场景下的选型提供决策依据。

一、被动熔断保护方案

 

1. 技术原理

 

利用金属导体的焦耳热效应实现物理熔断。当电流超过额定值时,保险丝内部低熔点金属迅速气化,形成断路。

 

2. 核心元件

 

玻璃管保险丝:适用于≤500V交流电路

 

陶瓷熔断器:耐冲击电流达10kA(如Bussmann ABC系列)

 

3. 典型应用

 

消费电子产品电源输入级

 

低压照明系统后备保护

 

4. 方案特点

 

优势局限结构简单(仅2个端子)熔断精度±20%成本<0.1元/件(1A规格)电弧可能引发二次故障UL/IEC认证体系完善更换影响设备可用性

 

二、自恢复PTC保护方案

 

1. 工作原理

 

基于高分子聚合物的结晶态转变:常温时导电粒子形成通路;异常升温导致晶格膨胀,导电网络断裂。

 

2. 器件参数

 

动作时间:毫秒级(1A器件在2倍过流时典型值)

 

维持电流:0.1-10A(如泰科电子RUEF系列)

 

3. 应用案例

 

USB充电端口过流保护

 

锂电池组并联均流保护

 

4. 失效模式分析

 

循环老化:500次动作后阻值变化>50%

 

高温失效:持续125℃环境导致永久性高阻

 

三、半导体电子断路器

 

电子保险丝(eFuse)是一种专为热插拔应用设计的保护器件,采用热优化封装并集成传输晶体管。eFuse集多种保护功能于一身,包括过压保护、浪涌电流控制、输出过载保护以及器件过温保护。这一集成设计不仅提升了系统的可靠性,还显著减小了解决方案的尺寸。此外,这些功能可根据不同应用需求轻松定制,通常仅需少量外部元件即可实现。

 

1. 关键技术指标

 

响应时间:<10μs(TI TPS2595系列)

 

导通电阻:2mΩ(Infineon PROFET系列)

 

2. 设计要点

 

电流检测:优先选用集成采样电阻的IC方案

 

热插拔保护:需配置缓启动电路(RC时间常数>1ms)

 

3. 行业应用

 

服务器电源模块(PMBus协议控制)

 

车载电子保险盒(满足ISO 16750标准)

作者:极客石头

在搞事情的路上越走越远。

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