過流保護通過在電路中串聯快速熔斷器實現，適用于晶閘管和GTO，因為它們有較高的浪涌電流承受能力。對于MOSFET、GTR、IGBT，由于它們承受過流能力很低，因而必須有專門的過流保護電路，并要求過流保護電路在瞬間完成過流檢測、信號傳送，保護動作，在微秒級時間內將電流限定在過載能力以內。目前常用的方法有：監控法，霍耳電流傳感器保護法。本文介紹了過流保護電路、過流保護電路原理。

一、過流保護是什么意思?

過電流保護（Over Current Protection）是電流超過預定最大值時的電流保護裝置動作。當流過被保護原件的電流超過預設值時，保護裝置動作，并利用定時來保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或發出報警信號。

許多電子設備都有額定電流。一旦設備超過額定電流，就會燒壞設備。因此，這些設備都做了一個電流保護模塊，當電流超過設定電流時，設備自動斷電保護設備，這就是過流保護。比如電腦主板上的USB接口，USB過流保護一般都要保護主板不被燒毀。

一種具有過流保護功能的電源電路

過流保護包括短路保護和過載保護。

短路保護的特點是整定電流較大，瞬時動作。電磁式電流脫扣器（或繼電器）、熔斷器常用作短路保護元件。

過載保護的特點是整定電流較小，反時限動作。熱繼電器、延時型電磁電流繼電器常用作過載保護元件。熔斷器也常用作過載保護元件，沖擊電流不大。

在TN系統中，當使用熔斷器進行短路保護時，熔體額定電流應小于1/4相短路電流。帶斷路器保護的斷路器瞬時動作或短延時動作過電流脫扣器的整定電流應小于單相短路電流的2/3。

二、過流保護電路原理

過電流保護裝置通過在電流達到會導致導體溫度過度升高或危險升高的值時斷開裝置來保護電路。大多數過流保護裝置對短路或接地故障電流值以及過載情況都有響應。

在電網發生相間短路故障或負載異常增加，或絕緣水平下降的情況下，電流會突然增大，電壓會突然下降。過流保護是根據線路選擇性的要求來設定電流繼電器的動作電流。

當線路中的故障電流達到電流繼電器的動作值時，電流繼電器根據保護裝置的選擇性要求動作，選擇性地切斷故障線路，并通過其觸點啟動時間繼電器。

經過預定延時后，時間繼電器觸點閉合，斷路器脫扣線圈接通，斷路器脫扣，故障線路切斷，同時信號繼電器動作，信號板落下，燈光或聲音信號開啟。

當出現負載短路、過載或控制電路故障等意外情況時，會導致穩壓管中的開關晶體管有過大的電流流過，從而增加管子的功耗并發熱。如果沒有過流保護裝置，一個大功率的開關晶體管可能會損壞。

因此，過流保護常用于開關穩壓器。最經濟方便的方法是使用保險絲。由于晶體管的熱容量小，普通保險絲一般不能提供保護。通常使用快速熔斷器。這種方法的優點是保護容易，但需要根據具體開關晶體管的安全工作區域的要求來選擇熔斷器規格。這種過流保護措施的缺點是頻繁更換保險絲的不便。

一種逆變器過流保護電路

線性穩壓器中常用的限流保護和電流切斷保護可應用于開關穩壓器。但是根據開關穩壓器的特性，這種保護電路的輸出不能直接控制開關晶體管，而必須將過流保護的輸出轉換成脈沖指令來控制調制器來保護開關晶體管。

為了實現過流保護，一般需要在電路中串聯一個采樣電阻，會影響電源的效率，所以多用于小功率開關穩壓器。在大功率開關穩壓電源中，考慮到功耗，應盡量避免使用采樣電阻。因此，過流保護通常轉換為過壓和欠壓保護。

相關電路的原點設有保護裝置，如下圖所示：

過流保護電路

過流保護電路

在比電路布線的 I2t 特性給出的時間更短的時間內切斷電流，但允許最大負載電流 IB 無限期地流動。

絕緣導體在承載短路電流時的特性，在短路開始后長達 5 秒的時間段內，可大致由以下公式確定：

I2t = k2 S2

這表明產生的允許熱量與導體的平方橫截面積成正比。

這里：

•t = 短路電流持續時間（秒）

•S = 絕緣導體的橫截面積 (mm2)

•I = 短路電流 (A rms)

•k = 絕緣導體常數（k 值在下圖中給出）

對于給定的絕緣導體，最大允許電流因環境而異。例如，對于高環境溫度（θa1 > θa2），Iz1 小于 Iz2（見下圖）。θ 表示“溫度”。

過流保護電路

•ISC = 三相短路電流

•ISCB = 額定 3 相，斷路器的短路開斷電流。

•Ir（或 Irth）[1] = 調節的“標稱”電流水平；例如，50 A 標稱斷路器可以調節為具有保護范圍，即類似于 30 A 斷路器的常規過電流脫扣水平。

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