短路是兩個給負(fù)載供電的引腳間的無意連接。在交流和直流電路中都會發(fā)生,如果是交流的話短路會影響一整個區(qū)域的供電,但從供電站到房屋內(nèi)有許多級的保險絲和過載保護(hù)電路。如果是電池這樣的直流源,則短路會使電池過熱,且電池放電會更快。某些極端情況下電池甚至?xí)āS卸喾N電路來避免短路,也有許多種保險絲來應(yīng)對過載保護(hù)。
本例汽車?yán)走_(dá)線路板廠來設(shè)計并學(xué)習(xí)一種簡單的低壓直流短路保護(hù)電路。該電路的作用是為了讓微控電路更加安全的運行,并保護(hù)其免受電路其它部分的影響。
所需元器件
- SK100B PNP三極管 x 1
- BC547B NPN三極管 x 1
- 1kΩ電阻 x 1
- 10kΩ電阻 x 1
- 330Ω電阻 x 1
- 470Ω電阻 x 1
- 6V直流電源 x 1
SK100B PNP三極管
三極管凸起處的為射極,中間為基極,最后是基極。
BC547B NPN三極管
短路保護(hù)電路
最常見的短路就是電池的正負(fù)引腳用一個低阻值的導(dǎo)體連接,比如導(dǎo)線等。這種情況下電池可能會起火甚至?xí)?。許多手機(jī)電池起火往往是這樣發(fā)生的。
為了避免短路,電路板廠需要加入短路保護(hù)電路。短路保護(hù)電路會分流一部分電流或切斷電路與電源間的連接。
有時候我們使用一些有故障的家用電器比如烤箱,熨斗時會出現(xiàn)斷電或火花。這是因為電路某處電流過大,這可能會導(dǎo)致漏電或起火等。為了避免這樣的損失,我們常用保險絲或斷路器。短路情況下保險絲或電路器會將房屋電源切斷。熔絲斷路器電路也是一種短路保護(hù)電路,其中低阻值的導(dǎo)線會在大電流下熔斷,從而切斷供電。
電路圖
短路保護(hù)電路的工作原理
以上短路保護(hù)電路由兩個三極管電路組成,一個是BC547 NPN三極管的電路,一個是SK100B PNP三極管的電路。電源輸入為5V的直流電源,既可以用電池也可以用變壓器實現(xiàn)。
電路的工作原因很簡單,當(dāng)綠色LED燈D1亮起,意味著電路正常工作且無損壞風(fēng)險。紅色LED燈D2亮起時則意味著有短路發(fā)生。
當(dāng)電源打開的時候,三極管Q1偏置導(dǎo)通,LED燈D1亮起。這段時間內(nèi)因為沒有短路所以紅色LED燈D2關(guān)閉。
綠色LED燈D1的亮起同樣意味著電源電壓與輸出電壓近乎相等。
仿真電路中我們PCB廠利用輸出端的一個開關(guān)創(chuàng)造一次“短路”。當(dāng)短路發(fā)生時,輸出電壓跌至0V,Q1基極電壓為0V所以不再導(dǎo)通。三極管Q2的集極電壓同樣跌至0V也不再導(dǎo)通。
所以現(xiàn)在電流開始沿著短路路徑(穿過開關(guān))傳輸,流經(jīng)紅色LED燈D2至地。而此時D2因為正向偏置所以開始導(dǎo)通,LED亮起提示短路,且電流被轉(zhuǎn)向D2,而非損害整個電路。