開關(guān)電源保護(hù)電路實(shí)例

輸出過壓保護(hù)電路

當(dāng)用戶在使用電源模塊時(shí)，可能會由于某種原因，造成模塊輸出電壓升高，為了保護(hù)用戶電路板上的器件不被損壞，當(dāng)模塊的輸出電壓高于一定值時(shí)，模塊必須封鎖脈沖，阻止輸出電壓的繼續(xù)上升。

D320產(chǎn)生一個(gè)5.1V電壓基準(zhǔn)送至運(yùn)放U301反相輸入端，R330、R334、R336用于檢測輸出電壓、檢測電壓值送至運(yùn)放U301同相輸入端。

輸出電壓沒有達(dá)到過壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)，運(yùn)放U301 5腳的電壓小于6腳的電壓，運(yùn)放輸出為低電平，輸出正常。

輸出電壓Vo升高到設(shè)定檢測點(diǎn)電壓時(shí)，電阻R336、R334、R330檢測的分壓比送入運(yùn)放U301的5腳，此時(shí)5腳電壓高于6腳電壓，運(yùn)放U301輸出高電平，封閉控制芯片PWM信號，模塊輸出電壓為零。

過流保護(hù)電路實(shí)例(1)

圖2 過流保護(hù)電路實(shí)例

工作原理

T2采集模塊原邊開關(guān)管的輸入電流，采樣電流經(jīng)取樣電阻R18轉(zhuǎn)換成電壓信號，再經(jīng)兩路開關(guān)二極管(D6)整流形成兩路控制信號。一路峰值信號去控制38C43的3腳;另一路準(zhǔn)峰值電平進(jìn)入38C43 EA的反相輸入端2腳。

采用CT作電流采樣的好處是采樣電路功耗小，采樣電路靈活，CT可以放置在MOSFET開關(guān)管的D極或S極，也可以串聯(lián)于主變壓器原邊的Vin+端。缺點(diǎn)是電路稍復(fù)雜，體積大，CT存在大占空比時(shí)不能有效復(fù)位的問題。CT采樣一般用于中大功率的模塊。

3843PWM芯片介紹

圖3 3843芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

芯片工作原理

虛線所框部分為38C43芯片內(nèi)置的誤差放大器和電流放大器。誤差放大器的輸出經(jīng)過內(nèi)部分壓后(被鉗位到1V)，進(jìn)入電流放大器的反相輸入端，與電流采樣信號比較后進(jìn)入PWM產(chǎn)生電路。最終在芯片的6腳輸出PWM信號。

在這里，誤差放大器被用來作OCP保護(hù)，電流控制放大器I/A作峰值電流限流保護(hù)。

誤差放大器E/A用于準(zhǔn)峰值限流。當(dāng)38C43反相輸入端2腳的直流電平達(dá)到2.5V時(shí)，誤差放大器E/A起作用，使38C43的6腳輸出驅(qū)動信號占空比D減小，達(dá)到模塊OCP之目的。

過流保護(hù)電路實(shí)例(2)

圖4 過流保護(hù)電路實(shí)例

工作原理

T3是電流互感器，用于電流采樣，VD1用于整流，VD2、R9用于T3的磁恢復(fù)，C2用于濾波。當(dāng)主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，T3采樣其電流并將電流信號縮小輸出，通過VD1整流，并通過R8將其轉(zhuǎn)換成電壓信號。此電壓信號通過R3輸出給U1(PWM芯片，UC3844)的3腳，當(dāng)3腳的電壓超過1V時(shí)，U1通過內(nèi)部的電路，減小6腳輸出信號的脈寬，這樣就減小了輸出電壓，從而達(dá)到原邊限流的目的。當(dāng)主開關(guān)管截止時(shí)，T3通過VD2、R9進(jìn)行磁恢復(fù)，使T3磁勢回零。

過流打嗝電路實(shí)例

圖5 打嗝電路實(shí)例

工作原理當(dāng)輸出電流出現(xiàn)過流時(shí)，電流互感器副邊通過R31和 R29//R29A就會在R30上面形成的電壓升高，從而使N2C的12管腳電壓升高超出負(fù)向輸入端基準(zhǔn)電壓(2.5V)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)放N2C的翻轉(zhuǎn)。當(dāng)N2C實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后就會對電容C46充電而C46上面的電荷只能通過電阻R76放掉，因此通過選擇R76的阻值來確定放電時(shí)間常數(shù)，從而確定打嗝限流的持續(xù)時(shí)間。 在N2C實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后將N2D的3腳電平抬高，導(dǎo)致N2D翻轉(zhuǎn)，將38C43的1管腳拉低，從而封鎖38C43工作。

過溫保護(hù)電路舉例 (1)

圖6 過溫保護(hù)電路實(shí)例1

工作原理

當(dāng)溫度繼電器K104檢測點(diǎn)溫度低于80±5℃時(shí)，K104保持吸合短路狀態(tài)，HOT 與PROTECT信號均為低電平，電源模塊正常工作。當(dāng)檢測點(diǎn)溫度達(dá)到80±5℃時(shí)，溫度繼電器觸點(diǎn)斷開，HOT 與PROTECT信號變?yōu)楦唠娖?，在PROTECT 信號作用下，電源模塊保護(hù)關(guān)機(jī)，達(dá)到保護(hù)電源模塊免受過溫?fù)p壞的目的。電源模塊保護(hù)關(guān)機(jī)后，溫度繼電器溫度下降，下降到一定程度后溫度繼電器恢復(fù)吸合狀態(tài)，HOT 與PROTECT信號變回低電平，電源模塊恢復(fù)工作。

這里介紹一種交流輸入浪涌電流抑制電路，該電路一般應(yīng)用于AC/DC整流模塊中，抑制上電啟動時(shí)交流輸入通過整流橋對大容量濾波電容的沖擊電流，以減小模塊上電時(shí)對電網(wǎng)的影響，同時(shí)對模塊和配電相關(guān)器件起保護(hù)作用。

軟啟動電路舉例 (1)

圖7 軟啟動電路1

工作原理當(dāng)輸入剛加電時(shí)，繼電器K102處于常開狀態(tài)，輸入通過R104，G101對電容C109、C110充電，由于電阻R104的存在，限制了C109，C110的充電電流。當(dāng)電容C109、C110電壓充到一定數(shù)值后，模塊輔助電源啟動。START信號在輔助電源上電時(shí)為高電平。再經(jīng)過一定時(shí)間的延時(shí)，START信號變?yōu)榈碗娖剑瑔虞斎肜^電器吸合，模塊開始正常工作。

軟啟動電路舉例 (2)下面介紹一種DC-DC軟啟動電路，該電路一般應(yīng)用于中、小功率DC-DC變換器中。其目的，主要是為了：(1)、避免電源模塊輸出端出現(xiàn)電壓過沖，從而引起過壓保護(hù)電路產(chǎn)生誤動作;(2)、降低開關(guān)元件、輸出濾波電容器的應(yīng)力，從而提高產(chǎn)品的可靠性和延長其元器件的使用壽命。

圖8 軟啟動電路2

工作原理

當(dāng)UC3843的7腳注入直流電壓VCC時(shí)，8腳上就有5V電壓輸出，通過R848給C840充電，當(dāng)C840上的電壓大于三極管V808發(fā)射極電壓時(shí)，V808截止，UC3843的6腳就有脈寬電壓輸出。(該輸出脈寬電壓并不是一開始有輸出，脈寬就能達(dá)到最大，而是隨著電容器C840上的充電電壓的逐步升高而逐步展開的)。

當(dāng)VCC掉電時(shí)，UC3843第8腳輸出為0，此時(shí)，儲存在C840上的電壓，只能通過D818、R859來快速釋放掉。這樣做的目的，主要是為了保證VCC在第二次來電時(shí)來電時(shí)，使UC3843第六腳輸出的PWM脈寬電壓有一個(gè)逐步展開的過程。

欠壓，過溫，CNT保護(hù)綜合電路舉例(1)

圖9 綜合電路1

電路說明：

Vcc：13V輔助電源電壓

N12：2.5V基準(zhǔn)

欠壓保護(hù)原理

輸入欠壓保護(hù)比較由運(yùn)放N5C提供，其中pin9為N12提供的2.5V的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)輸入電壓低于36V并繼續(xù)降低時(shí)，由R37,R54,R99,R100組成的分壓網(wǎng)絡(luò)分得的電壓Vpin10也繼續(xù)降低，當(dāng)Vpin10

過溫保護(hù)電路原理過溫保護(hù)比較由運(yùn)放N5B提供，其中pin6為N12分壓后提供的基準(zhǔn)電壓。RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，當(dāng)溫度升高時(shí)，其阻值減小，由N12通過RT,R84,R83分壓，使Vpin5的電壓升高，當(dāng)Vpin5>Vpin6時(shí)，N5B輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，通過D12使Vpin9電壓升高，N5C輸出PRO翻轉(zhuǎn)為低電平，經(jīng)過邏輯電路將38C43的pin1拉低，關(guān)斷輸出。為了避免在過溫點(diǎn)附近頻繁保護(hù)，增加回差功能，由R56提供。

CNT電路原理(以負(fù)邏輯為例)CNT功能比較由運(yùn)放N5A提供，其中pin2為N12分壓后提供的基準(zhǔn)電壓。負(fù)邏輯功能時(shí)，R58斷開。如果RC1接-VIN，則Vpin3電壓為0，N5A輸出為低電平，N5C輸出PRO為高電平，輸出正常;如果RC1懸空或接高電平，則Vpin3電壓從Vcc或RC1分壓后大于Vpin2，N5A輸出高電平，通過D12后，N5C輸出PRO翻轉(zhuǎn)為低電平，經(jīng)過邏輯電路將38C43的pin1拉低，關(guān)斷輸出。

欠壓，過溫，CNT保護(hù)綜合電路舉例(2)

圖10 綜合電路2

工作原理

當(dāng)模塊CNT為負(fù)邏輯時(shí)，去掉D4A、RC1，焊上D4、RC2，模塊正常工作時(shí)CNT接低電平。則N2B輸出低電平，此時(shí)降低輸入電壓，當(dāng)N2A Pin2上電壓低于Pin3腳上電壓時(shí)，N2A輸出高電平，從而Q8導(dǎo)通，將38HC43 Pin1拉低，使模塊關(guān)斷，此時(shí)N2A Pin1上電壓約等于Vcc，導(dǎo)致N2A Pin3上電位升高，因此當(dāng)欠壓回復(fù)點(diǎn)比欠壓點(diǎn)高，這就產(chǎn)生了回差。

隨著鋁基板溫度上升，NTC熱敏電阻RT1阻值下降，N2B Pin5上電位逐漸上升，當(dāng)鋁基板溫度達(dá)到過溫保護(hù)點(diǎn)時(shí)，N2B Pin5電位高于Pin6電位，N2B輸出高電平，從而Q8導(dǎo)通，將38HC43 Pin1拉低，使模塊關(guān)斷，同樣，過溫保護(hù)也會產(chǎn)生回差。

當(dāng)模塊CNT 為正邏輯時(shí)，去掉D4、RC2，焊上D4A、RC1，模塊正常工作時(shí)CNT懸空或接高電平。輸入欠壓及過溫保護(hù)工作原理同負(fù)邏輯。

欠壓，過溫，CNT保護(hù)綜合電路舉例(3)

圖11 綜合電路3

欠壓，過溫，CNT保護(hù)綜合電路舉例(4)

圖12 綜合電路4

　　審核編輯：湯梓紅