一种晶体管过载保护电路 本发明涉及一种晶体管过载保护电路。
三极管和场效应管都是晶体管元件，当三极管的基极与发射极之间有电流通过时，其集电极与发射极之间也就导通，而当场效应管的栅极与源极之间的电压达到一定值时，其漏极与源极之间也就导通，(由于三极管和场效应管均由NPN和PNP两种，工作电流方向正好相反，因而以下为叙述方便，按电流流入、流出方向，将NPN型三极管的集电极、PNP型三极管的发射极、NPN型场效应管的漏极及PNP场效应管的源极统称为“输入极”，将NPN型三极管的发射极、PNP型三极管的集电极、NPN场效应管的源极及PNP场效应管的漏极统称为“输出极”，将三极管的基极与场效应管的栅极统称为“控制极”)；正因为这样的特性，可以将它们用来作为开关器件，并有很多独特的优点，如工作时不产生火花，使用寿命长，工作频率高等，但其缺点在于晶体管本身也较“娇嫩”，一旦过载极易造成损坏。为了解决这个问题人们设计出了各种各样地保护电路，但现有的保护电路一般都免不了要在晶体管开关回路中串接一个阻抗元件来拾取过载信号，而这个阻抗元件会额外增加压降和功率损耗，使得晶体管开关特性变差，并由此带来一系列后遗症。这个矛盾在低电压工作状态下尤其突出。
本发明的目的就在于针对上述现有技术现状而提供既可有效保护晶体管又不增加压降和功率损耗的晶体管过载保护电路。
本发明的设计方案是：被保护晶体管BG1的“输入极”与“输出极”串接在负载Rz回路上，其特征在于该晶体管BG1的过载保护电路包括三极管BG2、二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、R2及电容C1，被保护晶体管BG1的“输入极”经二极管D1、电阻R2及稳压二极管D2接三极管BG2的基极，三极管BG2的发射极接被保护晶体管BG1的“输出极”，三极管BG2的集电极接被保护晶体管BG1的“控制极”，二极管D1的阳极经电阻R1接电源正极，阴极经电容C1接被保护晶体管BG1的“输出极”。
所述三极管BG2的基极与发射极之间最好接有电阻R4，以便分流稳压二极管D2的反向漏电流，避免三极管BG2因基极电流偏大而误导通；
所述的被保护晶体管BG1的“输出极”可直接接电源负极，但为防止在实际应用中电源接反，可串接二极管D3后接电源负极。
当被保护晶体管BG1过载时，其“输入极”电位迅速升高，电容C1充电，当电容C1两端的电压上升到一定值时，稳压管D2被击穿，于是三极管BG2导通，将BG1的“控制极”“短路”，从而迫使其迅速截止，电路“自锁”，直至重新断开电源、排除故障后电路才能恢复正常工作，晶体管BG1因此而得到保护。
与现有技术相比，本发明的过载信号直接取自被保护晶体管的电压信号，而不是取自串接在晶体管开关回路中的阻抗元件，因而对原电路不增加任何压降和功率损耗，除此之外本发明还具有可控电流范围大的优点，它可以在普通熔断式保险管所无法胜任的微小电流状况下起控开关回路，也可以在大电流工作的电路中快速或延时断开回路。
附图说明：
图1为本发明实施例一的电路原理图。
图2为本发明实施例二的电路原理图。
图3为本发明实施例三的电路原理图。
图4为本发明实施例四的电路原理图。
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，被保护晶体管BG1为一NPN型三极管，Rz为受其控制的负载电阻，BG1的集电极与发射极即串接在负载Rz回路上，其基极经电阻R3接电源正极；BG1的过载保护电路包括三极管BG2、二极管D1、稳压二极管D2、电阻R1、R2及电容C1；三极管BG1的集电极经二极管D1、电阻R2及稳压二极管D2接三极管BG2的基极，三极管BG2的发射极接被保护三极管BG1的发射极，三极管BG2的集电极接被三极管BG1的基极，二极管D1的阳极经电阻R1接电源正极，阴极经电容C1接三极管BG1的集电极；这里二极管D1主要用来隔离保护电路和负载回路，以防止电容C1经电阻R1向负载回路放电；
接在三极管BG2的基极与发射极之间的电阻R4主要用来分流稳压二极管D2的反向漏电流，以避免三极管BG2因基极电流偏大而误导通；
所述的被保护三极管BG1的“输出极”可直接接电源负极，但为防止在实际应用中电源接反，可串接二极管D3后接电源负极。
在电源接通瞬间，三极管BG2由于电容C1的充电延时被BG1抢先导通，进入正常工作状态，此时图中A点电位等于三极管BG1的饱和压降(小于1V)，三极管则BG2由于其基极串接了二极管D1、D2而处于截止状态，对整个回路不起作用；如果负载短路或者负载电流超过三极管BG1集电极电流的恒定值，A点电位将迅速上升，当A点电位上升到一定值时稳压二极管D2被击穿，三极管BG2导通将三极管BG1的基极与发射极“短路”迫使三极管BG1迅速载止，电路“自锁”，直至重新断开电源故障排除以后电路才能恢复正常工作。三极管BG1因此而得到保护。
为使被保护三极管BG1在正常工作时也能有稳定的工作电流而得到更好的保护，可在其基极接一恒流源，如图2、图3所示即为两个带恒流源的实施例：图2所示的实施例二直接采用恒流二极管2DH替代实施例一中的电阻R3，而图3所示的实施例则通过并接在电源正负极两端的滤波电容C3、稳压二极管D4构成一稳压电源，再经电阻R3供给三极管BG1基极一恒定的电流值，从而使允许流过三极管BG1的集电极电流也是一个恒定值。
如图4所示，与实施例一的不同之处在于被保护晶体管BG1’为一场效应管，与三极管的稳定工作需要一恒流源不同，由于场效应管的栅极与源极之间必须由稳定的电压才能稳定工作，因而需在场效应管BG1’的栅极与源极之间并联一稳压二极管D4，为获得更平稳的栅极电压，还可并联一滤波电容C2，更适合脉动直流电源，从而保证BG1’稳定工作，而其保护电路与实施例一完全相同，不详述。
本发明只要选择不同稳压值的稳压管D2即可以设定保护电路的起控电压；适当调整R1·C1的时间常数，则可以改变保护电路的起控时间；R3阻值的大小决定了被保护晶体管BG1允许通过的最大电流。统筹调整和选择相应参数的上述元件可以得到理想的保护特性曲线。
上述实施例中被保护三极管BG1、场效应管BG1’均为NPN型，如在实际应用中为PNP型，则只需将三极管集电极与发射极的管脚位置互换、场效应管源极与漏极管脚互换，参照附图实施例接法即可，不详述。