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“在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時(shí)，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時(shí)過(guò)高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問(wèn)題，通常在電源中增加過(guò)壓保護(hù)電路。過(guò)壓保護(hù)的方式一般有三種。
輸入欠壓保護(hù)電路一
01 概述
該電路屬于輸入欠壓電路，當(dāng)輸入電壓低于保護(hù)電壓時(shí)拉低控制芯片的供電Vcc，從而關(guān)閉輸出。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
當(dāng)電源輸入電壓高于欠壓保護(hù)設(shè)定點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)電壓高于U4的Vref，U4導(dǎo)通，B點(diǎn)電壓為低電平，Q4導(dǎo)通，Vcc供電正常;當(dāng)輸入電壓低于保護(hù)電壓時(shí)，A點(diǎn)電壓低于U4的Vref，U4截止，B點(diǎn)電壓為高電平，Q4截止，從而Vcc沒(méi)有電壓，此時(shí)Vref也為低電平，當(dāng)輸入電壓逐漸升高時(shí)，A點(diǎn)電壓也逐漸升高，當(dāng)高于U4的Vref，模塊又正常工作。R4可以設(shè)定欠壓保護(hù)點(diǎn)的回差。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，保護(hù)點(diǎn)精確
缺點(diǎn)：成本較高。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
使用時(shí)注意R1，R2的取值，有時(shí)候需要兩個(gè)電阻并聯(lián)才能得到需要的保護(hù)點(diǎn)。還需要注意R1，R2的溫度系數(shù)，否則高低溫時(shí)，欠壓保護(hù)點(diǎn)相差較大。
輸入欠壓保護(hù)電路二
01 概述
輸入欠壓保護(hù)電路。當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時(shí)，關(guān)閉輸出;當(dāng)輸入電壓升高到設(shè)定恢復(fù)值時(shí)，輸出自動(dòng)恢復(fù)正常。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
輸入電壓在正常工作范圍內(nèi)時(shí)， Va大于VD4的穩(wěn)壓值，VT4導(dǎo)通，Vb為0電位，VT5截止， 此時(shí)保護(hù)電路不起作用;當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時(shí)，Va小于VD4的穩(wěn)壓值，VT4截止，Vb為高電位，VT5導(dǎo)通，將COMP(芯片的1腳)拉到0電位，芯片關(guān)閉輸出，從而實(shí)現(xiàn)了欠壓保護(hù)功能。 R21、VT6、R23組成欠壓關(guān)斷、恢復(fù)時(shí)的回差電路。當(dāng)欠壓關(guān)斷時(shí),VT6導(dǎo)通，將R21與R2并聯(lián)，
;恢復(fù)時(shí)，VT6截止，
，回差電壓即為(Vin’-Vin)。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：電路形式簡(jiǎn)單，成本較低。
缺點(diǎn)：因穩(wěn)壓管VD4批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致欠壓保護(hù)點(diǎn)上下浮動(dòng)，大批量生產(chǎn)時(shí)需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
VD4應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R2應(yīng)考慮多個(gè)并聯(lián)以方便調(diào)試。
輸入過(guò)壓保護(hù)電路一
01 概述
輸出過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障(開(kāi)環(huán)或其他)導(dǎo)致輸出電壓高于穩(wěn)壓值時(shí)，此電路會(huì)將輸出電壓鉗位在設(shè)定值。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
輸出過(guò)壓時(shí)，加在VD3上的電壓大于其穩(wěn)壓值時(shí)，VD3導(dǎo)通，輸出電壓被鉗位，同時(shí)通過(guò)IC4向原邊反饋。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：電路形式簡(jiǎn)單，成本較低。
缺點(diǎn)：因穩(wěn)壓管VD3批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致過(guò)壓鉗位點(diǎn)上下浮動(dòng)，大批量生產(chǎn)時(shí)需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
VD3應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R32應(yīng)考慮多個(gè)并聯(lián)以方便調(diào)試。
當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路起作用時(shí)，電路處于非正常工作狀態(tài)。對(duì)于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。
輸入過(guò)壓保護(hù)電路二
01 概述
輸出過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障(開(kāi)環(huán)或其他)導(dǎo)致輸出電壓高于正常值時(shí)，此電路會(huì)將輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
輸出過(guò)壓時(shí)，Va>Vref，IC3導(dǎo)通，通過(guò)IC4向原邊反饋,輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的過(guò)壓保護(hù)值。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：輸出過(guò)壓保護(hù)值可以精確設(shè)置。
缺點(diǎn)：相對(duì)穩(wěn)壓管鉗位方式成本稍高一些。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路起作用時(shí)，電路處于非正常工作狀態(tài)。對(duì)于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。
過(guò)壓保護(hù)自鎖控制電路
01 概述
在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時(shí)，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時(shí)過(guò)高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問(wèn)題，通常在電源中增加過(guò)壓保護(hù)電路。過(guò)壓保護(hù)的方式一般有三種。
A、鉗位型：當(dāng)反饋失效時(shí)，通過(guò)過(guò)壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個(gè)定值。
B、間歇保護(hù)型：當(dāng)反饋失效時(shí)，通過(guò)保護(hù)電路使輸出電壓來(lái)回重啟，輸出電壓的最高點(diǎn)為過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)，電路動(dòng)作，關(guān)閉PWM使模塊無(wú)輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當(dāng)過(guò)壓保護(hù)信號(hào)CONTROL端給出一個(gè)高電平時(shí)，U1中的三極管導(dǎo)通，VCC為整個(gè)電路的供電端。Vcc經(jīng)R5給Q2一個(gè)基極電流，Q1導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關(guān)閉電源無(wú)輸出。Q2同時(shí)控制Q1的導(dǎo)通。當(dāng) Q2導(dǎo)通時(shí)，Q1的基極電流經(jīng)R2到地，Q1導(dǎo)通，經(jīng)R3再提供一個(gè)基極電流給Q2，維持Q2的導(dǎo)通。Q1及R1、R2、R3構(gòu)成了Q2的正反饋電路。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：可有效的進(jìn)行自鎖保護(hù)，整個(gè)電路等效于一個(gè)可控硅。
缺點(diǎn)：整個(gè)電路需要一個(gè)固定的Vcc。當(dāng)PWM電源端無(wú)供電時(shí)，也需保證上圖中VCC電壓的存在。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
1.此電路要有持續(xù)的供電自鎖才有效。
2.此電路不宜使用在無(wú)人值守的電源系統(tǒng)里。
過(guò)溫保護(hù)電路
01 概述
該電路屬于過(guò)溫保護(hù)電路，但溫度高于設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉模塊輸出，當(dāng)溫度恢復(fù)后自動(dòng)開(kāi)啟模塊。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
穩(wěn)壓管給U103MAX6501提供5V電壓，溫度正常時(shí)，U103的五腳輸出高電平，當(dāng)溫度超過(guò)保護(hù)點(diǎn)時(shí)U103的五腳輸出低電平，當(dāng)溫度恢復(fù)后，U103的五腳輸出高電平。
04 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，精確度高。
缺點(diǎn)：成本較高。
05 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
1. MAX6501的3腳和1腳相連時(shí)，回差溫度是10℃，當(dāng)其3腳和地相連時(shí)，回差溫度是2℃。
2. MAX6501的供電電壓不能超過(guò)7V，否則會(huì)損壞。
3. MAX6501一定要放置在最熱部分的附近。
過(guò)溫保護(hù)電路-熱敏電阻
01 概述
本電路采用熱敏電阻檢測(cè)基板溫度，熱敏電阻阻值隨基板溫度變化而變化， 熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放輸入電壓變化，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的翻轉(zhuǎn)控制PWM芯片的輸出，進(jìn)而將模塊關(guān)閉。
02 電路組成(原理圖)
03 工作原理分析
R99熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，常溫時(shí)，R99=100k，R99與R94的分壓0.45V為U2運(yùn)放的負(fù)輸入，遠(yuǎn)低于運(yùn)放的正輸入2.5V(R23與R97分壓)，因此運(yùn)放的輸出是高電平，對(duì)LM5025的SS端無(wú)影響，模塊正常工作。
隨著基板溫度升高，R99電阻阻值減小，當(dāng)減小到一定值時(shí)，使得運(yùn)放的負(fù)輸入大于正輸入時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，將LM5025的SS拉低，從而關(guān)閉模塊輸出;溫度保護(hù)點(diǎn)可以適當(dāng)調(diào)整R94，R23，R97的阻值而相應(yīng)地調(diào)整。
模塊關(guān)閉輸出后(過(guò)溫保護(hù))，基板溫度會(huì)降低，R99阻值會(huì)增大，運(yùn)放的負(fù)輸入會(huì)降低，為使運(yùn)放的正常翻轉(zhuǎn)，引入電阻R98，原理是運(yùn)放輸出低后，R98相當(dāng)于與R97并聯(lián)，將運(yùn)放的基準(zhǔn)變低，拉開(kāi)運(yùn)放正負(fù)輸入的電壓間距，從而實(shí)現(xiàn)溫度回差。比如基板溫度90℃時(shí)保護(hù)，80℃時(shí)開(kāi)啟。
04 關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算分析
1. 運(yùn)放正輸入電壓：VR97=Vref2=5/(1+R23/R97)=5/(1+10/10)=2.5V
2. 運(yùn)放負(fù)輸入電壓：VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94)+0.007,
3. 得出溫度保護(hù)時(shí)熱敏電阻的阻值：R99(t)=(Vref*R24/(Vref*R97/(R23+R97)-0.007))-R94
4. 考慮容差時(shí)的計(jì)算見(jiàn)下表：
5. 過(guò)溫保護(hù)時(shí)，R99的值
6. R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，25°C時(shí)100k，過(guò)溫保護(hù)時(shí)阻值10k左右(見(jiàn)上表)，計(jì)算溫度為：
Rt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2))
T2:常溫25°C，上式中T2=273.15+25=298.15;B：4250±3%;R：25°C時(shí)的電阻值，100k，計(jì)算出的T1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=T1-273.15，是攝氏度。Rt：溫度變化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，見(jiàn)上表。
7. 回差
運(yùn)放輸出低后，電阻R98(51k)就并在R97上，將基準(zhǔn)拉低，新的基準(zhǔn)電壓 Vref1=Vref*(R98//R97)/(R23+R98//R97)=2.28V 達(dá)到2.44V時(shí)，R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99達(dá)到10.49k時(shí)，溫度按下表計(jì)算
溫度回差=82.6-77.3=5.3℃
05 電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn): 溫度保護(hù)點(diǎn)及溫度回差很容進(jìn)行調(diào)整
缺點(diǎn)： 溫度準(zhǔn)確度偏低
電路比采用溫度開(kāi)關(guān)略復(fù)雜，溫度保護(hù)時(shí)反映的是熱敏電阻附近的基板溫度，不能反映模塊的最高器件的溫度，不過(guò)這可以在設(shè)計(jì)時(shí)解決，比如基板溫度在90℃保護(hù)，實(shí)際板上器件最高溫度已達(dá)130℃，就可以適當(dāng)調(diào)整溫度保護(hù)點(diǎn)，從而起到保護(hù)作用。
06 應(yīng)用的注意事項(xiàng)
盡量將熱敏電阻放置在發(fā)熱器件附近。
審核編輯：湯梓紅
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