每个电路设计都以不同的电压电平运行，数字电路的最常见电压电平为3.3V，5V和12V。但每个设计都是独一无二的，并且电路也具有多于一个的工作电压。例如，典型的计算机SMPS系统可以在六种不同的电压电平上运行，即±3.3V，±5V和±12V。在这些情况下，将使用不同的电压电平来供电不同类型的组件，如果低功率分量随高电压供电，则部件将被永久损坏。因此，设计师应始终专注于实现过压保护电路在他的设计中以防止过压损坏。

任何部件或电路都有三种不同的额定电压，即最小工作电压、推荐或标准工作电压和最大工作电压。任何高于最大工作电压的值对于任何电路或部件都可能是致命的。一个非常常见且经济高效的解决方案是使用齐纳二极管过压保护电路.

齐纳二极管-基础

齐纳二极管通常是保护电路免受干扰的首选过电压条件.齐纳二极管遵循相同的二极管二极管原理，这是阻挡反向方向上的电流的流动。但是，齐纳二极管块块电流仅沿相反方向流动，仅用于所指定的有限电压齐纳二极管电压额定值. 具体而言，5.1V齐纳二极管阻止电流反向流动，最高可达5.1V。如果齐纳二极管两端的电压超过5.1V，则允许电流通过。齐纳二极管的这一特性使其成为一个极好的过压元件保护.

如何防止电路过电压？

考虑下面的图像，我们需要过电压保护微控制器.微控制器可以是IO引脚最大额定值5V的任何东西。因此，超过5V可能会损坏微控制器。

上述电路中使用的齐纳二极管是a5.1V齐纳二极管.在过电压情况下它将正常工作。如果电压大于5.1V，则齐纳将通过电流并控制高达5.1V的电压。但小于5.1V，齐纳将类似于正常二极管和块

下图是一个模拟的齐纳二极管保护spice上的电路。您可以查看本页底部的视频，了解完整的模拟说明。

上述示意图有一个输入电压，即V1。R1和D2是保护输出免受过压保护的两个部件。在这种情况下，D2，1N4099是一个6.8V齐纳二极管。如果V1超过6.8V，则将保护输出。由于1N4099的6.8V参考电压，输出将最大为6.8V。

让我们看看上面的电路是如何作为齐纳二极管输入保护电路并保护输出免受超过6.8V的电压。

利用计算机对上述电路进行了仿真节奏pspice.在V1上的6V输入电压期间，输出保持恒定在5.999V（为6.0V）。

在上述模拟中，输入电压为6.8V。因此，输出为6.785V，接近6.8V。让我们进一步增加输入电压，并创建一个过压情况。

现在，输入电压为7.5V，比6.8V大。输出现在仍然是6.883V。这就是齐纳二极管如何从过电压情况保存连接的电路，而且当电压恢复到6.8V时，他电路将再次正常工作，如前一步骤所示。意思是，与a不同保险丝，即使在过电压条件下，齐纳二极管也不会受到损坏。

任何其他齐纳二极管对于不同的值，如3.3V、5.1V、9.1V、10.2V，可用于选择上述电路中的不同过电压裕度。

如何选择过压保护的齐纳二极管？

下一个重要零件是选择齐纳二极管值。下面的点将帮助您选择齐纳二极管的正确值和部件号。

1.首先，选择齐纳二极管电压. 它是齐纳二极管作为闭合电路保护负载免受过压影响的电压值。对于Pspice中的上述示例，齐纳电压为6.8V。

将存在某些情况，其中目标齐纳二极管电压不可用。在这种情况下，可以选择齐纳二极管的紧密值。例如，对于高达7V的过电压保护，6.8V齐纳二极管是近似值。

2.计算负载电流连接在过电压保护电路上。对于我们上面讨论的示例，它是50mA。除负载电流外，需要齐纳二极管偏置电流. 因此，总电流应等于负载电流加上齐纳二极管偏置电流。对于上面讨论的示例，它可以是

总电流= 50mA + 10mA = 60mA

3.齐纳二极管有一个额定功率.因此，适当的散热需要适当的功率额定齐纳二极管。可以基于步骤 - 2中的计算的总电流来计算额定功率额定值，这是60mA。因此，齐纳二极管功率额定值将等于齐纳二极管电压，将流过二极管流过二极管的总电流。

对于我们上面的例子，

额定功率=6.8V x 0.060=0.408瓦。

因此，一个500mW齐纳二极管就足够了。

4.计算电阻值通过区分电源电压和一般电压。电源电压将是可施加到电路上的最大电压。例如，可能发生或可作为电源电压应用的最大过压可能为13V。

因此，根据欧姆定律，电阻器两端的压降将为=13V-6.8V=6.2V，电阻器值将为=6.2V/0.060 A=103R。可选择100R电阻器标准值。

常用齐纳二极管值

齐纳电压	齐纳二极管部件号
3.3V	1N5226
5.1V	1N5231.
6.8V.	1N5235.
9.1V	1N5239.
11.0V	1N5241
13.0V.	1N5243
15.0V	1N5245

齐纳过压保护电路-优缺点

使用齐纳二极管的OVP保护是保护设备免受过压的最简单和简单的过程。在这种技术中，电压保持稳定，与其他方法相比，这种电路的成本非常低。

但是，当然，这种类型的电路具有缺点。这种电路的主要缺点是功耗. 由于串联电阻连接，它总是散热并导致能量浪费。