1.前言
無論我們走到哪里，都會出現新的電子設備，讓生活更輕松或更高效。隨著我們開始依賴這些設備，無論操作環(huán)境如何，它們都必須“工作”。無論是永遠在線的智能手機、我們越來越電子化的車輛、我們最喜歡的餐廳的自助結賬亭，還是我們不直接與之互動但只是作為生活一部分接受的大型工廠自動化系統——我們只是希望事情能夠奏效。
圖 1：我們已成為日常生活一部分的眾多電子設備示例
防止現代電子系統停機的一種主要方法是盡快檢測、響應和修復潛在的破壞性條件。然而，兩個宏觀趨勢使這成為一個更大的挑戰(zhàn)。首先是對更高性能的渴望，盡管今天的電子產品的處理能力比它們的前輩高出幾個數量級，就在本世紀初。第二個是將所有這些額外的性能打包到縮小的外形尺寸中。
2.過流保護
過電流保護（Over Current Protection）就是當電流超過預定最大值時，使保護裝置動作的一種保護方式。當流過被保護原件中的電流超過預先整定的某個數值時，保護裝置啟動，并用時限保證動作的選擇性，使斷路器跳閘或給出報警信號。過流保護電路在電路設計中我們經常會遇到，上圖是一個常用的過流保護的設計。
系統熱管理已成為實施損壞檢測和預防的最流行方法之一。從歷史上看，設計師監(jiān)控溫度以保護系統；隨著溫度的升高，風扇可以打開以降低環(huán)境溫度。如果電流傳輸不當，必然會轉化成熱能。必須消除這種熱能，才能避免設備溫度上升。如果降溫不充分，則可能對部件造成損害或縮短部件的壽命。 就電子設備和 PCB而言，我們的目標是從部件轉移走過多的熱量，在PCB內部或兩側進行散熱。為此，我們有時會結合被動散熱方案，比如通過外部散熱片進行通風或使用冷卻液。然而，隨著小型化的趨勢，在許多情況下，沒有空間來實施像風扇這樣的占用空間的解決方案。
通過分析程序預防問題在產品開發(fā)過程中，人們使用各種技術識別與熱量有關的潛在問題，并開發(fā)出特種軟件包用于預防性分析。重要的是，印刷電路板在設計階段便應做到各方面尺寸正確。因此，人們必須了解部件的要求，根據它們在信號和電源方面的需求確定走線和間距尺寸，并選擇適當的鍍銅和基材厚度?，F有許多用于預防性熱分析工具和軟件包，可以在設計層面確定各項尺寸。人們必須了解部件的需求，根據它們在信號和電源方面的需求確定走線和間距尺寸，選擇適當的鍍銅重量或厚度，以及基材。對于簡單的PCB，如果通過外觀檢測發(fā)現明顯損傷，那么完全可歸因于電流。
對更高性能的需求可能會在短時間內導致溫度顯著升高。在大多數情況下，這種溫度升高會導致功耗增加。許多設計人員沒有測量滯后指標（溫度），而是選擇測量超前指標、電流（或功率，即電壓乘以電流）。過流保護使設計人員能夠更有效地管理系統熱性能，并主動預測問題而不是對潛在問題做出反應。
監(jiān)視過流條件的原因有很多：
· 長期系統可靠性。
· 系統/用戶安全。
· 系統效率。
· 故障保護。
3.具體電路
首先左側CRTL-LOAD是單片機輸出開啟負載的控制端。CRTL-LOAD輸出高電平，Q2打開，負載LOAD-IN接入。負載正常的情況下電路不會有異樣，但是當負載突然變大(短路或者接錯負載情況下)時，保護電路開始起作用。
下面分析一下過載保護部分的電路，即Q1、R3、R4、R5組成部分。Q1是常規(guī)的硅管，導通壓降大致在0.7V，上圖中在不接任何負載的情況下，Q1的基極電位可以計算出：
VQ1b=(R3+R4)/(R3+R4+R5)*5≈0.314V
因為當負載接入時，會在R3上產生壓降，從而推動Q1基極電位增大，我們默認理想情況下0.7V時，三極管Q1會動作，由此理論上可以計算出接入多大負載電路會關斷：
Ib=(0.7-VQ1b)/R3=0.386V/10=0.0386A=38.6mA
即理論上此電路最多可以接入38.6mA的負載，超過38.6mA之后，由于負載增大，導致Q1基極電位增大超過三極管理論開啟電壓0.7V導致Q1導通，從而拉低Q2基極，導致Q2關斷，最終切斷后面的大負載起到過流保護的作用。
器件選取需要注意：
R3要注意其精度以及封裝，根據需要的功耗選擇合適的封裝，避免小封裝對應大功耗導致器件過熱。
Q2根據負載要求留有一定余量。
下載文檔
