开关电源保护电路

§2.3 保护电路一 过流保护电路

1 过流保护电路的功能和组成* 功能

发生过流时，立即某种方式消除过流，保护电路器 件不会损坏。* 产生过流的原因

①负载过载或输出短路 ②整流器件失效 ③开关管失效 ④干扰等因素造成的误导通

* 简单的保护方法 利用熔断器，但动作慢，不足以实现快速保护，一 般使用由电子元器件构成的保护电路。 * 组成电流信号检测电路 过流信号处理电路

封锁开关脉冲电路

2 过流保护电路的设计(1)电流传感器检测过流保护电路* 电流信号检测电路D R

RS CS C

US

①脉冲电流前沿尖峰是由次 级整流二极管的反向恢复造成的 变压器次级暂时短路引起的。 ②脉冲电流后沿尖峰是开关 管关断时的初级漏感和引线电感 造成的。 ③加两级滤波后脉冲电流的 前后沿尖峰明显减小。 * 过流信号处理电路

①过流一般都是不正常现 象，或者是故障，所以过流保护 应该是不可以自恢复的。US

R1 R3 U1REF

②实现方式，反馈自锁。

U

R2

③可自锁的处理电路 * 封锁开关脉冲电路US R1

D1

R4

R3 U1REF

把过流信号处理电路的输 出加到集成PWM控制器的保护信 号输入端即可。

U

R2

(2)功率开关管过流状态的自动识别* 根据：GTR、GTO、IGBT等的导通压降是和导通时通 过的电流有关的，当管子中电流增加时，其导通压降也会明 显上升。 * 功率MOSFET是阻性负载，导通压降也和导通时的电流 有关。 * 注意，与截止时的电压相区别。 * 具有快速、可靠、方便的优点。

二 输出过压、欠压保护电路1 过压、欠压状态的判断U CC R4

* 比较器A用于输出过压判断。* 比较器B用于输出欠压判断。 *、 调整电阻R1、R2、R3可改变保护点。 U0

R1

AUB

R2

上限UH

R2 R3 R 2 R 3 R1

UCR3

B

下限UL

R3 R 2 R 3 R1

UC

* 正常时，UB=“0”;保护时， UB=“1”。

2 保护把过压、欠压判断电路的输出加到集成PWM控制器的保 护信号输入端即可。

3 小功率电源中的过压保护* 利用稳压二极管结合过流保护电路可实现。 * 选择稳压值UZ大于输出电压1V左 右的稳压二极管，当发生过压时，稳压 二极管反向击穿，输出电压被箝位在UZ, 同时产生较大的电流，使过流保护电路 动作。 * 对于瞬间的尖峰干扰，有吸收作用。

L DZ C U0

三 输入过压保护电路1 输入连续过压保护(1)基本方法C A R2 R1 R3

R7 R4 B DZ R5 T1 R6 C3 C2 T2

* 是在滤波电容后取样，对瞬间过压不起作用。 * 利用R6、R5、T1可改变基准电压，避免产生振荡现象。 * 保护时，利用发出的保护信号可封锁PWM脉冲输出、 停止后级DC/DC变换器工作。

(2)存在问题保护不彻底，后级DC/DC变换器虽

停止工作，功率开关 得到保护，但如果输入电压继续上升超过滤波电容的耐压值 时，滤波电容会过压击穿。

(3)改进方法* 在判断保护后，发出保护信号同时，控制继电器或接 触器动作、断开主回路；不过压时，继电器触点吸合，不影 响正常工作。 * 特点： ① 保护彻底，适合中、大功率电源中应用； ② 电路复杂，成本高。

2 输入瞬间过压保护(1)原因* 电网上电感性负载的开、关，雷电感应等都会在电 网电压上产生尖峰电压，有的达数千伏。 * 这些尖峰电压的能量有强有弱，一般雷电引起的尖 峰电压能量较强，有可能损坏电源。

(2)保护方法* 在输入端并联氧化锌压敏电阻。 * 当交流尖峰电压串入时，经 EMI滤波器后，有了一定的衰减；EM IRV C

* 若衰减后的尖峰仍大于压敏电阻的连续工作电压值时， 则压敏电阻的阻值急剧下降，把尖峰能量吸收，电源得到保护。

* 要合理选择压敏电阻的连续工作电压值，一般要高于 连续工作电压上限的20%左右。

四 软启动电路U0

1 软启动* 软启动是指电源启动时，其输出 电压随时间缓慢增加，变化规律如图。

0 .9 U 0

T1

t

* 需要软启动的原因，是由于电源输出滤波电容较大， 开始工作时电容两端电压为零，未储能；如果输出电压突然建 立到额定值，将导致： ① 在很短时间内形成很大的充电电流，对整流二极管、功 率开关、电容自身都会造成严重的过流冲击。 ② 易使过流或短路保护动作，影响电源的正常启动及使用 寿命。 * 软启动时间，指输出电压上升到0.9U0时所用时间，一般 为几百毫秒。

2 软启动过程* 指电源启动时，使功率开关管的驱动脉宽从0开始缓慢地 展宽到额定输出电压时所对应的宽度。

3 软启动实现方法* 软启动可利用电容的充电特性来实现。 * 供电时，基准电压UREF立刻 建立，但电容C的存在，使电压误 差放大器同相输入端电压从零逐渐 上升、使PWM脉冲宽度从零开始缓 慢展宽。 * 关机时，电容C通过电阻R2放电，再次 启动时仍具有软启动功能。U REF R1

R2 C

4 软启动控制电路设计* 在各种PWM控制芯片里，一般都有软启动控制电路， 只需要在设置端外接一个电容即可。 * 如需要对其进行控制时： ① X=1时，三极管导通、 无脉冲输出； ② X=0时，三极管截止、 正常启动工作。SS X R C PW M 控制

5 软启动与输入浪涌电流抑制电路的关系* 在输入滤波电容充电结束，限流电阻短路后，输出软启 动电路才开始工作。 …… 此处隐藏：2024字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……