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高性能電源保護(hù)電路
摘要：對(duì)電源產(chǎn)品來(lái)講，保護(hù)電路是不可缺少的。電源配有一個(gè)高性能的保護(hù)電路對(duì)其整體性能的提高又是至關(guān)重要的。本文提出了衡量電源保護(hù)電路優(yōu)劣的原則標(biāo)準(zhǔn)，介紹了一種實(shí)用型的高性能電源保護(hù)電路。
關(guān)鍵詞：電源保護(hù)電路標(biāo)準(zhǔn)
電子設(shè)備離不開(kāi)電源，作為電源負(fù)載的眾多用電設(shè)備，對(duì)電源的要求也是千變?nèi)f化的。在實(shí)際的電子系統(tǒng)中，往往是工作于電源設(shè)備中的電子元器件要比工作于其它電子設(shè)備中的電子元器件的工作環(huán)境、工作條件、工作應(yīng)力更為苛刻、嚴(yán)格。因?yàn)殡娫丛谟伤c負(fù)載所組成的整個(gè)電子系統(tǒng)中，不但要承受來(lái)自電網(wǎng)與外界的諸如：電壓跌落、浪涌與中斷、頻率變化、波形失真、持續(xù)噪聲、電磁干擾、瞬變等等不良影響的考驗(yàn)，而且還要經(jīng)受來(lái)自負(fù)載的諸如過(guò)流、短路、瞬變、過(guò)電壓等方面的嚴(yán)格考驗(yàn)。因此對(duì)于電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師來(lái)講，僅對(duì)電源進(jìn)行常規(guī)的輸入、輸出性能設(shè)計(jì)是不夠的。還要對(duì)電源進(jìn)行在超額定條件下（例如：強(qiáng)輻射、超壓、超溫、超載等）的設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)。只有這樣才能使電源在任何惡劣條件下都能安全、可靠地工作。為了達(dá)到這一目的，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到在任何超額定條件下都能夠保護(hù)電源不致失效損壞的措施。
2理想的電源保護(hù)電路的特性
作為最理想的電源保護(hù)電路應(yīng)具有以下特性：
（1）在進(jìn)入超額定條件時(shí)，電源能安全地自動(dòng)進(jìn)入自保護(hù)狀態(tài)。例如：輸入端的過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)；輸出端的過(guò)電壓、欠電壓保護(hù)，過(guò)載、短路保護(hù)，以及過(guò)熱保護(hù)。
（2）電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)期間，其功耗愈小愈好。
（3）電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)期間，電子元器件的工作
應(yīng)力愈小愈好。使電源進(jìn)入睡眠狀態(tài)。睡眠狀態(tài)一般有兩種方式，第一種是工作于極窄的脈沖寬度狀態(tài)，第二種是工作于完全關(guān)斷與極窄的脈沖寬度相交替的間歇狀態(tài)。從元器件應(yīng)力和電源功耗方面來(lái)講，最好是間歇工作狀態(tài)。從而保證即便電源長(zhǎng)期處于保護(hù)狀態(tài)期間也不損傷電源壽命。
（4）保護(hù)電路具有自解除功能。即就是電源的保
護(hù)狀態(tài)解除后，電源能夠從睡眠狀態(tài)被自動(dòng)喚醒進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
（5）保護(hù)電路的構(gòu)成愈簡(jiǎn)單愈好，最好無(wú)需再給
保護(hù)線(xiàn)路另行提供電源。
（6）保護(hù)電路本身的功耗愈小愈好。從而保證電
源的整體效率的提高。
3高性能電源保護(hù)電路
下面介紹一種較為完善的保護(hù)電路。線(xiàn)路圖如圖1所示：
T1為鑒流線(xiàn)圈，初級(jí)線(xiàn)圈以半匝串接入主振蕩管的D極（場(chǎng)效應(yīng)管）或C極（晶體三極管）。這樣接的最大好處在于：
圖1高性能保護(hù)電路圖
（1）鑒流線(xiàn)圈能最大程度地感應(yīng)到主振蕩管電流的變化情況。
（2）T1鑒流線(xiàn)圈后級(jí)接法基本上是通用型PWM整流、濾波線(xiàn)路，它比一般鑒別電源總電流的方法又有如下好處：
①鑒流輸出功率大，易于后級(jí)的再處理。
②鑒流輸出的電壓VOP1隨電源輸入電壓變化較小，其值主要取決于振蕩管上的電流脈動(dòng)波形的積分。這樣就對(duì)輸入電壓的低端與高端能得到基本相同的過(guò)流保護(hù)特性。
整個(gè)保護(hù)電路的工作過(guò)程如下；RW1為人工設(shè)定過(guò)流保護(hù)點(diǎn)的調(diào)節(jié)電位器；R5、R7、R10為正反饋電阻，用以設(shè)定保護(hù)點(diǎn)的閾值電壓；RT1為正溫度系數(shù)的熱敏電阻。電源正常工作時(shí)，VOP2?VOP3，運(yùn)算放大器IC1A的輸出電壓VOP4等于其截止電壓約為0?2V左右，運(yùn)算放大器IC2A輸入端電壓VOP5?VOP3,VOUT等于其截止電壓約為0?2V左右，通過(guò)電阻將其接于UC2525A的10腳，此電平足以保證電路正常工作。一旦輸出出現(xiàn)過(guò)載或短路現(xiàn)象時(shí)，VOP2>VOP3,運(yùn)算放大器IC1A的輸出電壓VOP4變高等于運(yùn)放最大輸出電壓幅度約為VCC－2V左右，此時(shí)電源馬上給電容C3充電，使運(yùn)算放大器IC2A輸入端VOP5?VOP3，VOUT變高，此電平足以保證電路UC2525A完全關(guān)閉，使電源進(jìn)入停止工作期。在此期間，鑒流輸出電壓VOP1為零，VOP2?VOP3運(yùn)算放大器IC1A的輸出電壓VOP4又將等于其截止電壓約為0?2V左右，此時(shí)因?yàn)殡娙軨3上的電壓VOP5不能突變，必須通過(guò)電阻R1放電，R1、C3取值較大，通過(guò)改變R1或C3的值來(lái)調(diào)節(jié)停止工作期的時(shí)間，只有當(dāng)VOP5放電到VOP5調(diào)節(jié)R1、C3值，使T2?T1，保證電源在真正意義上進(jìn)入睡眠狀態(tài)。從電路分析可以看到，因?yàn)橛辛薘1、D5、C3組成的充、放電回路，通過(guò)二極管D5充電快而放電慢，加之R5、R7正反饋電阻設(shè)定閾值，從而保證VOUT的輸出狀態(tài)只有兩種，高電平或低電平。如果沒(méi)有R1、D5、C3組成的充、放電回路，則T2約等于T1，對(duì)UC2525A的10腳電壓來(lái)說(shuō)將出現(xiàn)0.6V～0.8V左右頻繁變化，將使電源處于頻繁的起動(dòng)與關(guān)閉狀態(tài)，對(duì)振蕩管極為不利，也最容易損壞功率管。
借助上述電路我們可以很容易地構(gòu)成，輸入過(guò)、欠壓保護(hù)，輸出過(guò)、欠壓保護(hù)，以及過(guò)熱保護(hù)。在此僅以附加過(guò)熱保護(hù)為例，說(shuō)明如下：如圖1所示，過(guò)熱保護(hù)線(xiàn)路是由IC3A及其周邊元件組成。當(dāng)電源的溫度沒(méi)有超過(guò)設(shè)定溫度時(shí)，Vot1Vot2，運(yùn)放IC3A的輸出電壓Vot3變?yōu)楦唠娖剑ㄟ^(guò)二極管D6，使VOP2的電壓升高，從而觸發(fā)過(guò)流保護(hù)線(xiàn)路使電源進(jìn)入停止工作期。只有當(dāng)電源溫度降低到超溫保護(hù)點(diǎn)以下時(shí)，電源才能重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)。依此類(lèi)推可以構(gòu)成其它輸入輸出過(guò)、欠壓保護(hù)線(xiàn)路。在此不再贅述。
根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則，同樣可以類(lèi)推到諸如由F494、F3825A、F384X系列、F3524等等幾乎所有PWM型芯片所組成的各種電路形式。
4結(jié)語(yǔ)
圖2UC2525A推動(dòng)級(jí)的工作波形圖
從近年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐中得知，如果將上述保護(hù)電路與主振蕩管隔離驅(qū)動(dòng)器結(jié)合使用，則可以最大程度地保護(hù)振蕩管免遭損壞，從而達(dá)到令人滿(mǎn)意的電源安全保護(hù)效果。上述方法已長(zhǎng)期應(yīng)用到了本廠(chǎng)所生產(chǎn)的500W大功率AC／DC電源產(chǎn)品中，使產(chǎn)品性能完全達(dá)到了國(guó)外同類(lèi)型產(chǎn)品的性能指標(biāo)。
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