防护电路设计

⑴ 如何设计AD采样保护电路

老实说：用AD做充电保护电路实在是太奢侈了，也只有高级电源或者高校里会有人这么版做。一般工程上通权用电源都用模拟电路来做充电保护电路，又便宜又方便。
具体操作大致是：在电源的输出端，并接一个电阻支路，大概由2-4个电阻串联而成，从中间抽头，然后根据你需要的电源电压计算电阻的具体阻值，使这个抽头的电压变动范围在0-5V之间（根据最基本的电路分析定理，这个电阻抽样网路中点电压会随着电源电压变化而变化），电阻必须选用精密电阻。然后把这个抽头的电压送AD和单片机进行转换和比较，把控制信息通过单片机的管脚输出，驱动MOS管或者继电器导通或截断充电回路。
再告诉你一个模电做的办法，一般是用基准电源TL431之类和电压比较器做，抽样电阻网络也同样，但成本省得多，只有AD方法的几分之一。

⑵ 如何实现电路保护设计中的ESD保护

对于电子产品而言，保护电路是为了防止电路中的关键敏感型器件受到过流、过压、过热等冲击的损害。保护电路的优劣对电子产品的质量和寿命至关重要。随着消费类电子产品需求的持续增长，更要求有强固的静电放电(ESD)保护，同时还要减少不必要的电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)噪声。此外，消费者希望最新款的消费电子产品可以用小尺寸设备满足越来越高的下载和带宽能力。随着设备的越来越小和融入性能的不断增加，ESD以及许多情况下的EMI/RFI抑制已无法涵盖在驱动所需接口的新一代IC当中。 另外，先进的系统级芯片(SoC)设计都是采用几何尺寸很小的工艺制造的。为了优化功能和芯片尺寸，IC设计人员一直在不断减少其设计的功能的最小尺寸。IC尺寸的缩小导致器件更容易受到ESD电压的损害。过去，设计人员只要选择符合IEC61000-4-2规范的一个保护产品就足够了。因此，大多数保护产品的数据表只包括符合评级要求。由于集成电路变得越来越敏感，较新的设计都有保护元件来满足标准评级，但ESD冲击仍会形成过高的电压，有可能损坏IC。因此，设计人员必须选择一个或几个保护产品，不仅要符合ESD脉冲要求，而且也可以将ESD冲击钳位到足够低的电压，以确保IC得到保护。图1：美国静电放电协会(ESDA)的ESD保护要求先进技术实现强大ESD保护安森美半导体的ESD钳位性能备受业界推崇，钳位性能可从几种方法观察和量化。使用几个标准工具即可测量独立ESD保护器件或集成器件的ESD钳位能力，包括ESD保护功能。第一个工具是ESD IEC61000-4-2 ESD脉冲响应截图，显示的是随时间推移的钳位电压响应，可以看出ESD事件中下游器件的情形。图2：ESD钳钳位截图除了ESD钳位屏幕截图，另一种方法是测量传输线路脉冲(TLP)来评估ESD钳位性能。由于ESD事件是一个很短的瞬态脉冲，TLP可以测量电流与电压(I-V)数据，其中每个数据点都是从短方脉冲获得的。TLP I-V曲线和参数可以用来比较不同TVS器件的属性，也可用于预测电路的ESD钳位性能。图3：典型TLP I-V曲线图安森美半导体提供的高速接口ESD保护保护器件阵容有两种类型。第一类最容易实现，被称为传统设计保护。在这种类型设计中，信号线在器件下运行。这些器件通常是电容最低的产品。另一类是采用PicoGuard XS技术的产品。这种类型设计使用阻抗匹配(Impedance Matched)电路，可保证100 Ω的阻抗，相当于电容为零。这类设计无需并联电感，有助于最大限度地减少封装引起的ESD电压尖峰。图4：传统方法与PicoGuard XS设计方法的对比安森美半导体的保护和滤波解决方案均基于传统硅芯片工艺技术。相比之下，其它类型的低成本无源解决方案使用的是陶瓷、铁氧体和多层压敏电阻(MLV)组合的材料。这类器件通常ESD钳位性能较差。在某些情况下，传递给下游器件的能量可能比安森美半导体解决方案低一个量级。一些采用旧有技术的产品甚至可能在小量ESD冲击后出现劣化并变得更糟。由于其材料性质，一些无源器件往往表现出温度的不一致性，从而降低了终端系统在标准消费温度和环境温度范围内运行的可靠性。1

⑶ 过压保护 过流保护电路如何设计

你的设计项目说得不太清楚，如果只是在输入380v上加过流过压保护，用保险丝和压敏电阻就可以了，如果是输出上要有过流过压保护你就要把输出的条件也说清楚了

⑷ 小型直流电机的保护电路及电路图的设计

用纯硬件做电机过流保护：可以采用电流闭环控制，也就是说，将电机的电流当做反馈信号，给到输入端，当发现电机电流过大时，利用运放结合输出限幅线路来完成电机过流保护的功能。这个问题比较复杂，并不是用个保险丝完成的，如果过流了，保险丝烧了，还得重新换保险丝，很麻烦，如果采用电流负反馈的话，当你设置好允许的电流值，那么当电机的电流超过该值后，就会限幅在这个值上，不会损坏电机。

⑸ 设计一个保护电路，在16-27V下电路接通工作，其他时候不工作 要求有电路图和基本工作原理

做一个电压上下限比较电路，当电压超出上下限范围时切断电源即可。

下图是修改后的电压监控电路，是监控电压是否超出设定的上下限范围的，当被监控电压超出设定的上限值时继电器J1被切断，当被监控电压超出设定的下限值时，继电器J2被切断。把两个继电器的触点串连起来给你的电路供电，只要有一个继电器被切断，电路就停止工作。

⑹ 用三极管设计保护电路

图不完整。估计555是多谐振荡电路。
Q2Q3是驱动三极管，驱动场效应管输出，一旦输出负载过中，场效应管Id电流过大，势必造成R8电阻电位上升，Q4三极管导通，使得555复位停止振荡输出。

⑺ 如何设计静电防护电路

1. 对于大部分工程师来说，ESD是一种挑战，不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁，还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解，才能设计出正确的ESD保护电路。

2. 我们的手都曾有过静电放电(ESD)的体验，即使只是从地毯上走过然后触摸某些金属部件也会在瞬间释放积累起来的静电。我们许多人都曾抱怨在实验室中使用 导电毯、ESD静电腕带和其它要求来满足工业ESD标准。我们中也有不少人曾经因为粗心大意使用未受保护的电路而损毁昂贵的电子元件。
   对某些人来说ESD是一种挑战，因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。这是一种电路设计挑战，因为需要保证系统承受住ESD的冲击，之后仍能正常工作，更好的情况是经过ESD事件后不发生用户可觉察的故障。
   

   与人们的常识相反，设计人员完全可以让系统在经过ESD事件后不发生故障并仍能继续运行。将这个目标谨记在心，下面让我们更好地理解ESD冲击时到底发生了什么，然后介绍如何设计正确的系统架构来应对ESD。

3. 将一个电容充电到高电压(一般是2kV至8kV)，然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受ESD冲击的“受损”器件(图1)。电荷的极性可以是正也可以是负，因此必须同时处理好正负ESD两种情况。破 坏受损电路的高瞬态电压一般具有几个纳秒的上升时间和大约100纳秒的放电时间。受损电路不同，对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同，因此你需 要同时处理好正负冲击。人体模型(HMB)和机器模型(MM)这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电阻。人体模型的导电性没有金属那么好。

4. 

   浪涌电流应该被限制，而信号应该保持相对局部地的稳定性。如前所述，HBM和MM之间的性能区别是非常大的。在许多情况下，在TVS器件之前增加一些串联电阻有助于限制电流浪涌，并减少地线反弹。与HBM一样，最终结果是减少系统应力。
   通常带宽限制本身不会解决ESD问题。低通滤波器对小型ESD的衰减也要求60dB至150dB才能消除瞬态电压，这对简单的无源滤波器来说是很难做到的。TVS限压器可以将信号下拉到电源轨之间。
   然后一阶RC电路可以用来保持信号的完整性(图4)。电容也可以稳定相对于局部地的输入电压。这种方法可以很好地保护数量很多的低带宽输入，包括“设置并忘记的”控制线、传感器输入和类似对象。
   虽然我们讨论的大部分内容是保护PCB的输入端口，但输出端口保护也是类似的。TVS限压器和附加电阻在这里也很合适。限制电压有助于防止半导体损坏，并保护具有电压限制的其它部件。
   串联电阻也有助于地的稳定。此外，让ESD浪涌电流远离数字芯片的I/O单元可以防止芯片内部出现地线反弹，从而允许处理器在外部限压器吸收浪涌电流冲击时保持正常工作。

5. 基于多种原因，IC内部的ESD保护功能有些折衷。硅片和金属都针对IC的核心功能作了优化，不适合用于大电流工作。专门的TVS器件使用针对大电流电路优化过的硅片，具有比普通CMOS中的PN结更高的性能。
   另外，具有大电流ESD保护功能的I/O单元会占用相当大的空间，从而推升IC成本。而且IC上的高频引脚通常没办法附加大尺寸的ESD保护电路，因为它会产生容性负载。
   作为一般经验，芯片内部的ESD保护程度只是足以完成IC生产并焊接到PCB上，但缺少应用环境通常需要的鲁棒性保护性能。如果连接需要离开PCB，通常需要利用外部装置进行进一步的保护。

6. 正确设计的通信端口会使用鲁棒性的协议，协议中包含了通用使用循环冗余检查(CRC)编码来测试数据的完整性。以太网、USB和CAN总线都开发了CRC 编码并随数据一起传送。设计正确的接收器将检查CRC编码是否匹配所发送的数据。如果不匹配，表示要么数据要么CRC编码发生了错误，将发出重新发送数据 的请求。
   由于ESD事件持续时间不到100ns，因此CRC检查、验证和重新发送过程通常以不可见的方式处理ESD。最终用户一般从未意识到损坏的信息得到了纠正。其它一些协议的结构中没有保护措施。
   I2C、串行外设接口(SPI)和系统管理总线(SMBus)通信设计在PCB上工作，无法验证和纠正数据。如果有些数据要离开电路板，确保你有方法验证数据的有效性。
   大 多数现代通信路径采用差分方式，即使用某种形式的低压差分信号(LVDS)。每个LVDS连接需要像所有其它信号一样受到TVS保护。磁场隔离(以太网 常用)和共模扼流圈有助于解决由于ESD事件中的地线反弹产生的共模变化问题。在输入信号与PCB不共享同一个地时，应该采取光学隔离或磁场隔离措施。要求完善的数据完整性但不包含误码检查的高速数据流在防止ESD冲击方面难度特别大。理解器件如何提供高于1GB/s的串行数据速率和完整的通信协议保护可以避免这个问题。

7. 离开或进入电路板的任何模拟信号都需要基本的TVS保护。需要考虑连接通道的带宽以判断下一步应采取其它什么措施。大多数模拟控制信号、运动控制系统、音 频和指示灯不需要更多的措施，因为所用器件的响应时间较长。射频前端是通信通道的物理层，由作为协议一部分的检错机制提供自我纠正。硬件只能提供这么多保护。如果系统中心的某个处理器需要完成监听和控制，那么还需要一些选项。这里介绍的技术能使你的处理器不再丢失，或需要经过复位周期。在这个主机控制下到底发生了什么则是需要考虑的另外一回事。一般来说，你需要在处理器代码中编入一些智能，以便它能识别错误的信息并进行正确的处理。通过时分轮询端口可以方便地解决慢速检测和控制线问题。由于ESD事件非常短暂，如果对几个毫秒内的多个样本来说端口上的数据保持稳定，那么系统就不存在ESD这种灾难**件。此外，作为再现过程的一部分，输出可以被刷新。如果处理器是存储器单元这一步是不需要的，但如果数据是通过远程锁定的，那就需要用刷新例程来管理破坏事件。

⑻ 限流保护电路

这个问题抄主要要着重理解P3的be极电压关系：
1）在常态，R的阻值很小，一般在1欧以下，工作时，输出电流在它上面的压降较小，只要R1和R2分压在P3基极的电压大于0.65V，P3就会导通，就有输出电流。
2）当输出电流增大时，R上的压降也会增大，它将影响到R1+R2的电压，也就是影响到基极的电压，这个电压对于P3是向着be降低的方向（也就是减小P3电流的方向）
3）当输出电流大于额定值，这时R上的电压，通过R1+R2送到基极，足以影响到P3的输出电流，这时就将输出电流限制在一定的大小，不再增大，从而对电路起到了保护作用。

这个R，我们一般称呼取样电阻，就象一个电流表接在这里，电流在额定电流以下时，它不起作用，电路正常工作。
当到额定电流时，它上面的电压就（通过R1+R2的分压）去降低调整管P3的基极电压，去控制输出电流。