淺談開關(guān)電源過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

李航 趙娟娟

摘要：電子設(shè)備的能量主要來(lái)自于開關(guān)電源，開關(guān)電源的保護(hù)電路有時(shí)可以保證電子設(shè)備的安全性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近90%的電子設(shè)備的安全問題都來(lái)自于開關(guān)電源保護(hù)電路設(shè)計(jì)。本文主要分析了開關(guān)電源的設(shè)計(jì)原則和相應(yīng)的保護(hù)電路的特性，指出這些電路和各種保護(hù)方法的缺點(diǎn)，并提供用于開關(guān)電源保護(hù)電路的在未來(lái)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源;過電流;過電壓;保護(hù)電路

中圖分類號(hào)：TM773?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）05-0059-01

Abstract：The?energy?of?electronic?equipment?mainly?comes?from?the?switching?power?supply，the?switching?power?supply?protection?circuit?can?sometimes?ensure?the?safety?of?electronic?equipment.?According?to?statistics，nearly?90?percent?of?the?safety?problems?of?electronic?equipment?are?caused?by?switching?power?supply?protection?circuit?design.?This?paper?mainly?analyzes?the?design?principles?of?switching?power?supply?and?the?characteristics?of?corresponding?protection?circuits，points?out?the?disadvantages?of?these?circuits?and?various?protection?methods，and?provides?the?design?criteria?for?switching?power?supply?protection?circuits?in?the?future.

Key?words：switching?power?supply;Over?current;Overvoltage;Protection?circuit

引言：隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，許多新的電子設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，這是從電源分不開的?？梢哉f(shuō)，該開關(guān)電源是所有電子設(shè)備的電源，本文所說(shuō)的開關(guān)電源實(shí)際上指的是微小型電源和中型電源所用的一種主流產(chǎn)品。也是調(diào)節(jié)線性電源的一種產(chǎn)品。從前傳統(tǒng)的線性電源是通過晶體管來(lái)調(diào)節(jié)的，因此工作效率很低。隨著開關(guān)電源的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的線性電源已經(jīng)漸漸被取代。開關(guān)電源顧名思義就是通過控制開關(guān)的時(shí)候以此來(lái)保持穩(wěn)定電壓的輸出。

1?開關(guān)電源簡(jiǎn)介

該開關(guān)電源主要使用現(xiàn)代電子電源技術(shù)以控制切換量和切換時(shí)間比。它是一個(gè)開關(guān)電源，可以有效地確保輸出電壓的穩(wěn)定性。開關(guān)電源通常由集成電路和MOSFET多脈沖寬度（PWM）控制器控制。通過比較開關(guān)電源和線性電源，發(fā)現(xiàn)它們的成本隨著輸出功率增大。如果它們是相同的電源的節(jié)點(diǎn)上，那么線性電源的成本一定是比開關(guān)電源要高的。隨著時(shí)代的發(fā)展和電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新，開關(guān)電源技術(shù)已經(jīng)變得越來(lái)越成熟和創(chuàng)新。這將使供電成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)更加接近完善的電子技術(shù)指標(biāo)和限制使用要求，諸如浪涌電流和保護(hù)電路，欠壓，高溫，過流，短路和其他高電壓。另外，在相同的開關(guān)電源電路中，不同類型的保護(hù)電路的設(shè)計(jì)必須連接并相互協(xié)調(diào)。這個(gè)問題必須認(rèn)真對(duì)待。

2?短路保護(hù)簡(jiǎn)介

在預(yù)設(shè)的輸出電平，開關(guān)電源的設(shè)計(jì)通常是安全的。但是，有時(shí)有必要避免為了避免過大的電流短路。目前，一般的電流限制電路可以基本保護(hù)電路。如果在電源的負(fù)載的短路，PWM控制器可以直到短路故障被消除，并且該輸出被關(guān)斷迅速作出反應(yīng)。本文所設(shè)計(jì)的電路位于所述電流限制電路的初級(jí)側(cè)。在短路保護(hù)電路的電阻，主電流的峰值會(huì)產(chǎn)生成比例的電壓降。電阻由電壓控制。如果確定該電阻兩端的電壓降達(dá)到合適的電壓限度時(shí)，PWM控制器的驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒘⒓错憫?yīng)以停止電流輸出，然后關(guān)掉電源的總輸出。相對(duì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)電路是一個(gè)快速，準(zhǔn)確的電流限制電路。通過適當(dāng)?shù)販p小電阻損失，電源的工作效率可進(jìn)一步提高。

3?過電壓的保護(hù)電路簡(jiǎn)介

事實(shí)上過電壓保護(hù)電路的功能是，當(dāng)輸出的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超出了所規(guī)定的范圍時(shí)，高輸出電壓得到響應(yīng)，電路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉輸出。這是為了防止LCD裝置的損害。然而，在日常生活的實(shí)際應(yīng)用之中，大多數(shù)的電源開關(guān)會(huì)停止工作“不輸出”，然后會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問題的情況下，這就是為什么它是必要建立一個(gè)過壓保護(hù)電路？其原因如下。在可調(diào)節(jié)輸出電路，首先使用過電壓保護(hù)，以防止過電壓的輸出。其次，當(dāng)過電壓時(shí)，它是不太可能在這種情況下，即使發(fā)生，且必須在安全范圍內(nèi)得到保證。因此，只有通過添加過電壓保護(hù)電路可以將它起到一定的預(yù)防作用，并確保最大的安全性。通常，開關(guān)電源是類似于具有多個(gè)輸出（+1，+5V，+3.3V）的PC電源。憑借獨(dú)特的OVP保護(hù)芯片，如dwa1o6，inss406等。目前，對(duì)于本組的輸出功率沒有專門的保護(hù)芯片。因此，有必要設(shè)計(jì)相應(yīng)的保護(hù)電路。

4?光電隔離器繼電器的過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)此保護(hù)電路的主要目的是為了自動(dòng)停止PWM芯片中，開關(guān)漏電電流達(dá)到2a的脈沖寬度輸出，并保護(hù)核心芯片和電路組件。因此，選擇一個(gè)2Ω的高精度電阻器具有1/100或更高的精度，而當(dāng)選擇3V的齊納二極管時(shí)。這確保了當(dāng)開關(guān)電流超過2a時(shí)，光隔離器發(fā)射極和光電隔離發(fā)射機(jī)接收機(jī)能夠亮起。同時(shí)，當(dāng)電流達(dá)到2.1A時(shí)，電路斷開的速度慢，并且電流具有大的影響，但它具有的可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

5?達(dá)林頓管繼電器的過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)此種保護(hù)電路其目的是為了能夠自動(dòng)停止PWM芯片中，開關(guān)漏電電流達(dá)到2a的脈沖寬度輸出，并保護(hù)核心芯片和電路組件。因此，當(dāng)選擇高精度的0.7Ω電阻器具有1/100或更高的精度，以確保當(dāng)所述開關(guān)電流超過2a中，從常閉狀態(tài)的開關(guān)閉合。在PWM芯片關(guān)閉電源并停止工作，從而保護(hù)了開關(guān)管以及其他重要的電路。同時(shí)當(dāng)漏電電流達(dá)到2.07A，工作原理和電路繼電器的處于保護(hù)狀態(tài)。該電路采用繼電器作為斷路器，斷開速度慢，并且電流具有大的影響，但它具有的可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

6?光電隔離器TL431的過流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

這種設(shè)計(jì)的主要目的是為了自動(dòng)停止PWM芯片中，開關(guān)漏電電流達(dá)到2a的脈沖寬度輸出，并保護(hù)核心芯片和電路組件。因此，當(dāng)選擇的是高精度2Ω的電阻時(shí)，高于1/100，而選擇3?V穩(wěn)壓二極管才能保證開關(guān)電流超過2A時(shí)，光電隔離器發(fā)光。

從上圖中我們可以看出它具有開關(guān)速度快和高靈敏度的特性。但是，在電路中，這應(yīng)該是進(jìn)一步的電路設(shè)計(jì)，以消除殘余電壓，否則可能會(huì)帶來(lái)隱患。

7?結(jié)論

在開關(guān)電源的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，過電流保護(hù)電路的具體設(shè)計(jì)方法將根據(jù)電源的具體要求來(lái)確定。設(shè)計(jì)這三個(gè)電路時(shí)，將開關(guān)電源設(shè)計(jì)的具體要求進(jìn)行了充分的考慮。實(shí)踐證明，本文設(shè)計(jì)了3種開關(guān)電源的過流保護(hù)電路，具有良好的生產(chǎn)效率和實(shí)用價(jià)值。

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