保護輸出過壓的電路

　　在測試與測量應用中，必須為放大器、電源以及類似部件的輸出端提供過壓保護。實現這一任務的傳統方式是在輸出節點中增加串聯電阻，并在電源線路或其它閾值電壓上增加箝位二極管（參考文獻1與圖1）。這個電阻大大減小了電流輸出的能力，以及低阻負載的輸出電壓擺幅。另外一種方案是用保險絲或其它限流器件，它優于這些箝位電路的高吸能能力。當源電阻R6上的壓降大于耗盡型MOSFET Q1與Q2的柵極閾值電壓時，圖2電路是作為一個雙極電流源，從而限制了通過箝位二極管的電流（參考文獻2）。這種方案的缺點是在過載條件下，串聯元件上有大的功耗。

　　有一種合理的方案是當輸出端子上存在過載電壓時，將放大器輸出節點與輸出端子斷開一段時間。幾十年來，工程師都在音響功率放大器中使用機電繼電器完成這種串聯斷接，不過原因不同，他們是用于揚聲器保護。SSR（固態繼電器）（包括光電子、光伏電池、OptoMOS和PhotoMOS器件）適合完成中等強度電流的負載斷接任務，因為其控制端與負載端之間有電流絕緣（參考文獻3）。

　　圖3中的串聯保護電路使用一只串接的大電壓SSR，切斷放大器的輸出端。當輸出電壓升高到正基準電壓以上或低

于負基準電壓閾值時，就會使IC2或IC3比較器變換自己的輸出狀態，通過與邏輯器件IC5關斷SSR IC4。圖4顯示了實現這種方案的簡單電路。

　　圖4中的電路只需要少量外接元件，使用一只SSR作輸出過壓保護。上升的過壓使IC2中的兩只晶體管截止，切斷了流經IC3控制LED的電流。繼電器IC3打開，保護放大器與箝位二極管。該電路經過了一系列Clare、Matsushita Electronic Works和Panasonic SSR的測試，它們有的帶內部電流保護，有的不帶。電源線路電壓是±15V；R10、R11和R12設定觸發電平為±16V。省略R11可將觸發電平移至±14.5V。在保護電路工作時，針對0.5V過壓保護繼電器，SSR的關斷延遲為100ms~200ms，較高過壓下延遲會更短些。注意在使用低導通電阻SSR時，通過箝位二極管的峰值電流可能會相當大。