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教你短路的损害如何通过电路设计进行规避-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2019-12-12 

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教你短路的损害如何通过电路设计进行规避

短路

先来了解一下短路的一些基本知识,短路是两个给负载供电的引脚间的无意连接。在交流和直流电路中都会发生,如果是交流的话短路会影响一整个区域的供电,但从供电站到房屋内有许多级的保险丝和过载保护电路。如果是电池这样的直流源,则短路会使电池过热,且电池放电会更快。某些极端情况下电池甚至会爆炸。有多种电路来避免短路,也有许多种保险丝来应对过载保护。


本例我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行,并保护其免受电路其它部分的影响。


短路的基本类型

1、电源短路


即电流不经过任何用电器,直接由正极经过导线流回负极。特别容易烧坏电源。


由于电源内阻Ro较小,短路电流Is较大,电源的端电压为0,这时电源的电动势全部降在内阻上。短路电流可能使电源遭受机械的与热的损伤或毁坏,短路时电源所产生的电能全被内阻所消耗,短路通常是一种严重事故,应该尽力预防。


2、用电器短路

也叫部分电路短路。即一根导线接在用电器的两端(电流表并联,闭合的开关并联),此用电器被短路,容易产生烧毁其他用电器的情况。


3、三相系统短路

三相系统中发生的短路有4种基本类型:三相短路,两相短路,单相对地短路和两相对地短路。其中,除三相短路时,三相回路依旧对称,因而又称对称短路外,其余三类均属不对称短路。在中性点接地的电力网络中,以一相对地的短路故障最多,约占全部故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中,短路故障主要是各种相间短路。


短路的损害如何通过电路设计进行规避

我们来设计并学习一种简单的低压直流短路保护电路。该电路的作用是为了让微控电路更加安全的运行,并保护其免受电路其它部分的影响。


1、所需元器件


SK100B PNP三极管 x 1


BC547B NPN三极管 x 1


1kΩ电阻 x 1


10kΩ电阻 x 1


330Ω电阻 x 1


470Ω电阻 x 1


6V直流电源 x 1


2、SK100B PNP三极管


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三极管凸起处的为射极,中间为基极,最后是基极。


3、BC547B NPN三极管


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4、短路保护电路

最常见的短路就是电池的正负引脚用一个低阻值的导体连接,比如导线等。这种情况下电池可能会起火甚至会爆炸。许多手机电池起火往往是这样发生的。


为了避免短路,我们需要加入短路保护电路。短路保护电路会分流一部分电流或切断电路与电源间的连接。


有时候我们使用一些有故障的家用电器比如烤箱,熨斗时会出现断电或火花。这是因为电路某处电流过大,这可能会导致漏电或起火等。为了避免这样的损失,我们常用保险丝或断路器。短路情况下保险丝或电路器会将房屋电源切断。熔丝断路器电路也是一种短路保护电路,其中低阻值的导线会在大电流下熔断,从而切断供电。


5、电路图


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6、短路保护电路的工作原理

以上短路保护电路由两个三极管电路组成,一个是BC547 NPN三极管的电路,一个是SK100B PNP三极管的电路。电源输入为5V的直流电源,既可以用电池也可以用变压器实现。


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电路的工作原因很简单,当绿色LED灯D1亮起,意味着电路正常工作且无损坏风险。红色LED灯D2亮起时则意味着有短路发生。


当电源打开的时候,三极管Q1偏置导通,LED灯D1亮起。这段时间内因为没有短路所以红色LED灯D2关闭。


绿色LED灯D1的亮起同样意味着电源电压与输出电压近乎相等。


仿真电路中我们利用输出端的一个开关创造一次“短路”。当短路发生时,输出电压跌至0V,Q1基极电压为0V所以不再导通。三极管Q2的集极电压同样跌至0V也不再导通。


所以现在电流开始沿着短路路径(穿过开关)传输,流经红色LED灯D2至地。而此时D2因为正向偏置所以开始导通,LED亮起提示短路,且电流被转向D2,而非损害整个电路。


短路原因有哪些?

1、元件损坏

短路往往是由于绝缘损坏或接线不慎所引起的。例如设备绝缘材料老化,设计、制造、安装、维护不良等造成的设备缺陷发展成为短路。


2、气象条件影响

例如雷击过后造成的闪烁放电,由于风灾引起架空线断线和导线覆冰引起电线杆倒塌等。


3、人为破坏

例如工作人员带负荷拉闸,检修线路或设备时未排除接地线合闸供电,运行人员的误操作,偷电线和美国的科索沃战争、伊拉克战争时使用的碳纤维弹。


4、其他原因

挖沟损伤电缆,鸟兽风筝跨接在载流裸导体上等。


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