Каков рекомендуемый способ защиты цепи от непереходных перенапряжений?

Что-то вроде этого должно работать:

Используйте стабилитрон на 12 В, выберите MOSFET с низким порогом затвора, предпочтительно Vth < 3 В, Vgs < 12 В и способный к высокому мгновенному току.

Если напряжение Vin превысит 12В, на затворе мосфета появится Vin - Vz. Когда это напряжение становится выше порогового напряжения, мосфет включается и закорачивает вход на землю через предохранитель, предохранитель перегорает.

Если подумать, можно поставить небольшой резистор на сток мосфета, чтобы защитить его от перегрузки по току. Значение резистора должно быть достаточно высоким, чтобы 24V/R < Imax для MOSFET, но достаточно низким, чтобы предохранитель перегорел 24V/R > Ifuse.

Вы можете использовать PTC вместо предохранителя, но они, как правило, медленнее, поэтому вам, вероятно, понадобится более мощный MOSFET.

Я подумал, что в случае с PTC может быть ситуация, когда стабилитрон и мосфет просто регулируют падение на PTC так, чтобы стабилитрон чуть-чуть проводил, а mosfet был чуть-чуть открыт, если смотреть со стороны, то это могло бы заштриховать Схема работает просто отлично, поэтому я подумал, что светодиод индикации «плохое подключение батареи» может быть полезен:

С другой стороны, mosfet, вероятно, не лучшее решение в этом случае, SCR был бы лучше, поскольку он защелкивается.

Вы на правильном пути. Единственное решение – изолировать нагрузку от перенапряжения. Есть много способов сделать это, и предохранитель (одноразовый или сбрасываемый PTC) является одним из традиционных подходов. Стабилитрон/TVS гарантирует, что цепь потребляет достаточный ток при наличии перенапряжения для срабатывания предохранителя. Вы также можете использовать SCR, чтобы отключить питание и отключить предохранитель.

Более необычные подходы включают использование высоковольтного транзистора для активной изоляции нагрузки от источника питания. Это может обеспечить более быструю реакцию, уменьшая нагрузку на остальные компоненты.