電源之簡易鎖存保護電路設計

電源之簡易鎖存保護電路

您曾經(jīng)是否需要過一款簡單、低成本的鎖存電路？圖 1 顯示的就是這樣一款電路，它只需幾元錢的組件便可以提供電源故障保護，基本上是一個可控硅整流器 (SCR)，結(jié)合了一些離散組件。兩個晶體管正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)。若想開啟鎖存，您需要將 PNP 基極驅(qū)動為低電平，或者將 NPN 基極驅(qū)動為高電平，直至其中一個晶體管開啟。這樣會形成集電極電流，讓另一個晶體管也開啟，從而進一步開啟初始晶體管。電路以一種再生方式執(zhí)行鎖存操作。電流僅受限于電源阻抗和晶體管特性，從而允許電路對電容器快速放電。

這種電路的一個有趣特性是，您可以通過選擇電阻器值建立 SCR 的保持電流。為了讓鎖存電路在觸發(fā)以后仍然保持開啟，兩個基極發(fā)射極結(jié)點必須要有足夠的電壓（~0.7 V）讓其保持開啟狀態(tài)。這就意味著，如果向它提供的電流為 Vbe / R1 + Vbe / R2 以上，則電路鎖存。如果鎖存電路連接一個小電流的電容器，則鎖存電路對該電容器放電。一旦電路的電流減少至保持電流以下，它便關(guān)閉。

圖 1 使用離散組件構(gòu)建一個具有受控保持電流的 SCR

圖 2 顯示了這種電路一個很好使用方法。圖中所示為一個高壓輸入、48-V 輸出反向轉(zhuǎn)換器，它在出現(xiàn)由控制電路故障引起的輸出過電壓狀態(tài)時，利用 SCR 來關(guān)閉電源。輸入電壓首次施加于電路時，流經(jīng) R3 和 R4 的電流便對大容量電容器 C3 充電。

當 C3 的電壓達到足夠高時，控制 IC 便開始工作，對功率 FET Q3 進行開關(guān)操作，并將能量傳送給輸出端。通過控制 U1 的電流，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，從而控制通過變壓器傳輸?shù)哪芰?。這種電路還通過 U3 提供隔離式過電壓保護。我們選擇使用了齊納二極管 D5 和 D6，它們在正常工作期間不導電。在出現(xiàn)過電壓的情況下，它們便開始導電，壓制光耦合器 U3 的電流。U3 觸發(fā)由 Q4 和 Q5 組成的鎖存電路。鎖存電路對偏置電容器 C3 放電，而當 VDD 電壓達到 U2 的欠壓停止點時 U2 停止工作。

在電壓接近 1 伏以前，鎖存電路持續(xù)對偏置電容器放電。這樣，R3、R4、R14 和R16 的值變得很重要。R3和R4限制輸入線路的有效電流，而 R14 和 R16 決定了鎖存電路中要求保持電流的多少。如果 R14 和 R16 的價值較小，則鎖存電路關(guān)閉，偏置電容器充電，同時電源嘗試再次提供輸出功率。

若出現(xiàn)故障，這種方法可提供連續(xù)重試的功能。如果電阻器的價值足夠大，則鎖存保持開啟，并且需要重啟電源來對其進行重置。在這種情況下，便沒有連續(xù)重試。該電路中另一個重要的組件是 R5，它在鎖存電路開啟后限制偏置電源。正常情況下，需要使用這種組件來防止檢測到峰值偏壓。

圖 2 編程實現(xiàn) SCR的鎖存控制

使用這種電路的方法有很多，特別是在您使用升降沿來觸發(fā)它時。例如，在 Q5 偏壓和基極之間連接一個齊納二極管，便可以在一次側(cè)實現(xiàn)過電壓保護。您可以使用一個負向變換的溫度傳感器來驅(qū)動 Q4 的基極。或者，您也可以在二次側(cè)使用一個比較器，通過一個與圖 2 所示極為類似的光耦合器，實現(xiàn)一種非常精確的過電流關(guān)閉功能。

總之，這種由幾毛錢成本的晶體管組成的鎖存電路，非常通用。它可以通過負向或者正向轉(zhuǎn)換觸發(fā)，可以鎖存，也可不鎖存，具體可根據(jù)您的電阻器值而定。下次，我們將比較非連續(xù)和連續(xù)電源的瞬態(tài)響應，說明效率并非是使用同步整流器的唯一原因。

審核編輯：劉清