过压电路设计分析

目录
1、电路设计
2、仿真分析
3、R1参数调整为100Ω的仿真
4、其它注意点
5、总结

1、电路设计

1.1 工作原理分析：

VIN = 30V时，电路运行如下：

输入电压后，R1 -> Q2_be -> Q1_be -> R3 -> D1 , 使得 Q2 的 Vbe > 0.6V ， Q1 的 Vbe > 0.6V ， Q2、 Q1 导通，从而形成两路电流流向，即图中红色流向和绿色流向。

R2的电压被Q1 的 Vbe 钳位在 0.6V左右，所以 流过R2的电流约为 0.6V / 22Ω ≈ 27mA ≈ 流过Q2的ce的电流值。

2、4 两点电压被两个三极管的 两个 Vbe 钳位在1.2V左右

1.2 数值估算：
先估算R1的电流值，假设所有的输入电压都加到R1两端，则流过R1的最大电流 为 30V / 10K = 3mA ( Max )，
按此最大值推算：
流过R3的最大值为 27mA + 3mA = 30 mA ( Max )，
R3 电阻产生的最大电压为：30mA * 100 Ω = 3V ( Max )。

按上面反推R1的最小电压值为：30V - 1.2V - 3V - 0.6V(D1的导通压降) = 25.2V（ Min ），R1 电流最小值为 25.2V / 10K = 2.52 mA（ Min ）

计算 1、3两端**（Q2 的 Vce）最小的电压值为** 25.2V + 0.6V = 25.8 V（ Min ）

最大功耗估算：
VR1 （Max）：30V
PR1（Max） = 30V * 30V / 10K = 90 mW (0603 ，100mW)

VR2 （Max）：0.6V
PR2 （Max） = 0.6V * 0.6V / 22Ω = 16.4 mW (0402 ，62.5mW)

VR3 （Max）：3V
PR3 （Max） = 3V * 3V / 100Ω = 90 mW (0603，100mW；0805 ，125mW)

1.3 结论：
综上所述，输入30V电压后，主要电压降在Q2 （c、e 两端）和 R1 上，所以这两个参数选择很重要。
电路设计主要点在：R2被钳位在0.6V，从而固定此流向的电流值；Q1 的Vce 被两个PN结限制在1.2V，从而大部分的电压值加在了R1，但R1的值不能选太小，否则大电压就到后面的R3上去了（见第3部分的仿真图）。

2、仿真分析

实际仿真后的数值为：
Q2 的 Vce = 26.09V
VR1 = 25.472V
VR2 = 0.582V
Q1 的 Vce = 1.2V
VR3 = 2.892V

3、R1参数调整为100Ω的仿真

结论：
当 R1 为100Ω的时候，输出电压VR3 = 16V+，从这看，这个电路已经起不到过压保护的作用了，所以R1的值不能过小。

4、其它注意点

1、D1的作用
D1起到防反接的功能，但在选择型号的时候，需要考虑实际输入电压最大值的情况。
假如最大输入电压为30V，那么D1反向压降的值需 > 30V，同时考虑裕量。

2、D1另一个参数值的考虑
当选择好电阻值后，R3电流值是固定的值，此时需要考虑D1正向电流是否能满足设计需求。
比如电阻选完后，最终流过R3的电流值为0.3A，那么所选的D1的正向电流值必须 > 0.3A，同时考虑裕量。

5、总结

综上所述，这个电路的功能有过压保护，防反接功能。但其实有了过压保护后，相应的也起到了过电流作用，因为电压降低后，R3的值固定，流过R3的电流也较小，即过流保护。所以本电路功能有过压保护，过流保护，防反接功能。

谢谢观看，不足之处，请谅解，如果有新的想法，可以留言。
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