分享一个超低成本过压保护电路

控制器供电正常，传感器本身也没有问题，但一旦线束发生短路，原本工作在5V电源下的传感器，可能直接面对电池电压。面对这种问题，除了使用专用保护芯片，也可以考虑分立元件方案。

这张电路图只有两只PNP三极管、一只齐纳二极管和几只电阻，能完成过压检测与负载断电。真正值得研究的，是它如何设定动作阈值，以及为什么不能只盯着稳压二极管标称的5.6V。

先研究一下拓扑图中Q1是串联在电源通路上的PNP三极管，承担主电流，Q2负责检测过压并控制Q1，D1为为5V6齐纳二极管，配合2.2kΩ电阻形成电压检测网络，正常情况下，输入电压处于允许范围内，Q1导通，电源通过Q1送往负载。此时，连接Q1基极的10kΩ电阻提供维持导通所需的基极电流。

当V1电源电压继续升高到5.6V，D1导通，此时Q2还没导通，当V1继续升高到6.3V左右，此时Q2导通，Q1的基-射极被短路，使Q1截止。负载与异常电源断开，避免过高电压继续施加到后级IC。

仿真原理图和仿真波形如下：

这种电路与TVS二极管的思路不同，TVS通常通过雪崩导通吸收瞬态能量，将电压限制在一定范围内，但它必须承受相应的脉冲电流和功率，这里的方案则是检测到过压后主动切断供电，正常情况下不需要持续消耗大量钳位电流。

不过，两者不能简单互相替代，串联断电电路能否保护负载，取决于它的动作速度、寄生参数、负载端电容以及异常电压的持续时间，对于极快的瞬态尖峰，不能只凭电路原理就认定负载端绝对安全。

动作阈值怎么算？

为什么5.6V齐纳管，实际阈值却是6.3V？在25℃条件下，该电路的典型动作电压约为6.3V，这个数值来自Q2的基极—发射极电压与D1在实际工作电流下的齐纳电压之和：

Q2基极—发射极电压约为0.7V，D1实际工作时的电压约为5.6V。因此这里有一个很容易踩坑的地方，D1虽然标称为5.6V齐纳二极管，但它实际工作时的反向电流比较小，远低于许多齐纳二极管规格书中用于定义标称电压的测试电流，齐纳二极管的电压并不是一个固定不变的理想值。

当反向电流较小时，器件可能工作在击穿曲线的膝区附近，端电压会低于规格书标称值。所以，实际你用的时候不能直接用5.6V加上0.7V，便认定保护电路会在6.3V动作。

公众号【硬件那点事儿】回复：过压保护001 即可获得仿真源文件（采用LTSPICE软件仿真）