穩(wěn)壓二極管在過(guò)壓保護(hù)電路中的應(yīng)用

過(guò)壓保護(hù)（Over-Voltage Protect,OVP） 電路主要用在需要額定電壓供電電源的輸入端，用于防止輸入電壓過(guò)高而造成電路系統(tǒng)元器件或引起的連帶事故！

任何電子元器件都有其可以承受的最大額定工作電壓，一旦超出最大耐壓范圍，則很有可能損壞，這與人承受過(guò)大的壓力引起的后果是大致相同的。

比如，鋁電解電容兩端的電壓超過(guò)額定值將可能有爆炸風(fēng)險(xiǎn)，如下圖所示：（來(lái)自VISHAY 鋁電解電容038 RSU數(shù)據(jù)手冊(cè)）

我不記得是誰(shuí)說(shuō)過(guò)這句話了：下雨天XXX和音樂更配哦！如果說(shuō)鋁電解電容爆炸時(shí)的“鞭炮聲”還不足以讓你驚呆的話，那鉭電容過(guò)壓后放出的“煙花”應(yīng)該能讓你永生難忘。

鉭電容過(guò)壓后的產(chǎn)生的“煙花”危害比鋁電解電容爆炸時(shí)產(chǎn)生的“鞭炮聲”更大，鋁電解電容爆炸最多使內(nèi)部電解液急速汽化膨脹，沖破頂部的防爆紋而擊發(fā)出來(lái)，大不了電路無(wú)法工作，客戶退貨就退唄，勞資不缺這點(diǎn)錢，而鉭電容輕則燒毀冒煙，重則火光四濺產(chǎn)生明火，這很容易釀成火災(zāi)事故！

哥這可不是嚇唬你，以前呆過(guò)的一家XX公司發(fā)生過(guò)這種事，手持類電子產(chǎn)品由于鉭電容燒毀，塑料外殼都幾乎熔化了，要是放在你手上還了得，簡(jiǎn)單就是一個(gè)便攜式燃燒彈，一旦這種事故擴(kuò)散到市場(chǎng)，后果你自己展開豐富的想象力吧～～

大多數(shù)集成芯片也不能承受過(guò)高的電壓，我們看看單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊(cè)，如下圖所示：（來(lái)自STM32單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)）

電源類芯片一般內(nèi)部都集成OVP電路，如下圖所示（來(lái)自TI芯片LM78XX數(shù)據(jù)手冊(cè)）：

上圖中，當(dāng)輸入電壓VIN過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓二極管D2反向被擊穿后，對(duì)三極管Q14的基極注入電流使其飽和導(dǎo)通，繼而將三極管Q15的基極電流分流而使其截止。

過(guò)壓保護(hù)電路的具體形式有很多，比如使用比較器、ADC、專用芯片等等，無(wú)外乎是對(duì)輸入電壓進(jìn)行采樣-比較-控制的思路，本文不再贅述了，這里我們僅討論穩(wěn)壓二極管在過(guò)壓保護(hù)電路中的應(yīng)用。

首先來(lái)個(gè)最簡(jiǎn)單暴力的，就是一個(gè)穩(wěn)壓二極管加一個(gè)熔斷保險(xiǎn)絲，如下圖所示：

當(dāng)電壓過(guò)高導(dǎo)致穩(wěn)壓二極管反向擊穿后，與保險(xiǎn)絲F1形成低阻回路，電流急劇升高后燒斷保險(xiǎn)絲，第一個(gè)回合打完收工JJ！

需要注意的是：穩(wěn)壓二極管D1應(yīng)選擇功率大點(diǎn)的，不然電流上升后非但沒把保險(xiǎn)絲燒掉，還先把自己給報(bào)銷了，到時(shí)候賠了夫人又折兵，可千萬(wàn)不要跟別人傳播是從《電子制作站》公眾號(hào)學(xué)來(lái)的，我們只是一個(gè)討論放鞭炮與煙花的危害，再有點(diǎn)工夫就研究一下三國(guó)演義的公眾號(hào)而已，么么噠～～

下面介紹一個(gè)實(shí)際工作中常用的過(guò)壓保護(hù)電路，如下圖所示：

假設(shè)保護(hù)的電壓上限是24V（選擇對(duì)應(yīng)穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓二極管D1），當(dāng)輸入電壓 Ui低于24V時(shí)，穩(wěn)壓二極管D1沒有擊穿而處于截止?fàn)顟B(tài)，因此，三極管Q1的基極通過(guò)電阻R1與R2上拉到電源U i ，三極管Q1因基-射極同電位而處于截止?fàn)顟B(tài)，場(chǎng)效應(yīng)管Q2因電阻R3與R4對(duì)輸入電壓 Ui分壓，滿足柵-源開啟電壓 VGS而導(dǎo)通，如下圖所示：

而當(dāng)輸入電壓Ui大于24V時(shí)，穩(wěn)壓二極管D1因反向被擊穿而使陰極穩(wěn)定在24V，三極管Q1的基-射電壓一旦大于閥值電壓則開始導(dǎo)通，相當(dāng)于將場(chǎng)效應(yīng)管的柵級(jí)G與源極S短接，繼而導(dǎo)致場(chǎng)效應(yīng)管Q2截止，輸出電壓Uo沒有輸出，如下圖所示：

有些工程師也在三極管Q1的基-射極反向并聯(lián)一個(gè)穩(wěn)壓二極管D2，意在限制限制三極管Q1的基-射電壓超出極限值，其穩(wěn)壓值低于三極甜B(yǎng)-E結(jié)所能承受的電壓范圍，如下圖所示：

你認(rèn)為這個(gè)穩(wěn)壓二極管D2能起到保護(hù)作用嗎？