高頻開關直流電源的保護技術

作者：時間：2012-08-29 來源：網絡

加入技術交流群
- 掃碼加入
  和技術大咖面對面交流
  海量資料庫查詢

圖4 簡單的輸出過電壓保護

圖5 輸出過電壓保護

輸出電壓Esc突然升高，晶體管V1、V2導通，晶閘管就導通。本電路的動作電壓可變，并且動作點相當穩(wěn)定。當穩(wěn)壓管為7V時，其溫度系數(shù)和晶體管V1的發(fā)射結(BE)電壓的溫度系數(shù)可以抵消，能使溫度系數(shù)降得很低。但是對于輸出為(5～5.5)V的直流開關穩(wěn)壓器來說，其常用的動作電壓是(5.5～6)V。那么穩(wěn)壓管電壓必在3.5V以下，此電壓附近的穩(wěn)壓管溫度變化系數(shù)是(-20～-30)mV/℃。因此，溫度變化大的場合保護電路還會發(fā)生誤動作。采用集成電路電壓比較器來檢測開關穩(wěn)壓器的輸出電壓，是目前較為常用的方法。利用比較器輸出狀態(tài)的改變跟相應的邏輯電路配合，構成過電壓保護電路，這種電路既靈敏又穩(wěn)定。

6 欠電壓保護

輸出電壓低于規(guī)定值時，反映了輸入直流電源、開關穩(wěn)壓器內部或者輸出負載發(fā)生異常。輸入直流電源電壓下降到規(guī)定值之下時，會導致開關穩(wěn)壓器的輸出電壓跌落，輸入電流增大，既危及開關三極管，也危及輸入電源。因此，要設欠電壓保護。簡單的欠電壓保護如圖6所示。

當未穩(wěn)壓輸入的電壓值正常時，穩(wěn)壓管ZD擊穿，晶體管V導通，繼電器動作，觸點吸合，開關穩(wěn)壓器加電。當輸入低于所允許的最低電壓值時，穩(wěn)壓管ZD不通，V截止，觸點跳開，開關穩(wěn)壓器不能工作。開關穩(wěn)壓器內部由于控制電路失?；蛘唛_關三極管失效，會使輸出電壓下降，負載發(fā)生短路也會使輸出電壓下降。特別在升壓型或反相升壓型的直流開關穩(wěn)壓器中，欠電壓的保護是跟過電流保護緊密相關的，因而更加重要。實現(xiàn)方法是在開關穩(wěn)壓器的輸出端接電壓比較器，如圖7所示。

圖6 輸入欠電壓保護

圖7 欠壓保護方框圖

正常時，比較器沒有輸出，一旦電壓跌落在允許值之下比較器就翻轉，驅動告警電路。同時，反饋到開關穩(wěn)壓器的控制電路，使開關三極管截止或切斷輸入電源。

7 過熱保護

開關穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內的功率密度大大提高，電源裝置內部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求也相應提高。否則，會使電路性能變壞，元器件過早失效。因此，在大功率開關穩(wěn)壓器中應該設過熱保護。

采用溫度繼電器檢測電源裝置內部的溫度，當電源裝置內部產生過熱時，溫度繼電器動作，使整機告警電路處于告警狀態(tài)，實現(xiàn)對電源的過熱保護。亦可將溫度繼電器置于開關三極管的附近，一般大功率管允許的最高管殼溫度是75℃，調節(jié)溫度整定值為60℃。當管殼溫度超過允許值后繼電器就切斷電路，對開關管進行保護。半導體熱敏開關器件“熱晶閘管”，在超溫保護方面有重要作用，它可以用作溫度指示電路。根據(jù)p型控制柵熱晶閘管的特性，由Rt〔見圖8(a)〕值確定該器件的導通溫度，Rt越大，導通溫度越低。當將其放置在功率開關三極管附近或在電源裝置內時，它能起到溫度指示作用。當功率管的管殼溫度或者裝置內部的溫度超過允許值時，熱晶閘管導通，使發(fā)光二極管發(fā)亮告警。倘若配合光電耦合器，就可使整機告警電路動作，保護開關穩(wěn)壓器。它亦可以像圖8(b)那樣用作功率晶體管的過熱保護，晶體開關管的基極電流被N型控制柵熱晶閘管TT201旁路，開關管截止，切斷集電極電流，防止過熱。