開關電源中幾種過流保護方式的比較

1.2用于基極驅動電路的限流電路

在一般情況下，都是利用基極驅動電路把電源的控制電路和開關晶體管隔離開來。變換器的輸出部分和控制電路共地。限流電路可以直接和輸出電路相接，其電路如圖3所示。在圖3中，控制電路與輸出電路共地。工作原理如下：

圖3 用于多種電源變換器中的限流電路

電路正常工作時，負載電流IL流過電阻Rsc產(chǎn)生的壓降不足以使S1導通，由于S1在截止時IC1=0，電容器C1處于未充電狀態(tài)，因此晶體管S2也截止。如果負載側電流增加，使IL達到一個設定的值，使得ILRsc=Vbe1＋Ib1R1，則S1導通，使電容器C1充電，其充電時間常數(shù)τ=R2C1，C1上充滿電荷后的電壓是VC1=Ib2R4＋Vbe2。在電路檢測到有過流發(fā)生時，為使電容器C1能夠快速放電，應當選擇R4R3。R2的選用原則為Ib1max=（Vin－Vbe1)/R1，IC1=β×Ib1max，則R2≥（Vin－Vcesat1）R1/（V1－Vbe1）。如果參數(shù)設計正確，由VC1所產(chǎn)生的偏壓足以使S2快速進入導通狀態(tài)，通過S2的集電極輸出可以進一步關閉PWM的驅動信號。當過載現(xiàn)象解除后，電路可以自動恢復到正常工作狀態(tài)。

1.3 無功率損耗的限流電路

上述兩種過流保護比較有效，但是Rsc的存在降低了電源的效率，尤其是在大電流輸出的情況下，Rsc上的功耗就會明顯增加。圖4電路利用電流互感器作為檢測元件，就為電源效率的提高創(chuàng)造了一定的條件。

圖4電路工作原理如下：利用電流互感器T2監(jiān)視負載電流IL，IL在通過互感器初級時，把電流的變化耦合到次級，在電阻R1上產(chǎn)生壓降。二極管D3對脈沖電流進行整流，經(jīng)整流后由電阻R2和電容C1進行平滑濾波。當發(fā)生過載現(xiàn)象時，電容器C1兩端電壓迅速增加，使齊納管D4導通，驅動晶體管S1導通，S1集電極的信號可以用來作為電源變換器調(diào)節(jié)電路的驅動信號。

圖4 無功耗限流電路

電流互感器可以用鐵氧體磁芯或MPP環(huán)型磁芯來繞制，但要經(jīng)過反復實驗，以確保磁芯不飽和。理想的電流互感器應該達到匝數(shù)比是電流比。通?；ジ衅鞯腘p=1，Ns=NpIpR1/(Vs＋VD3)。具體繞制數(shù)據(jù)最后還要經(jīng)過實驗調(diào)整，使其性能達到最佳狀態(tài)。

1.4 用555做限流電路

圖5為555集成時基電路的基本框圖。

圖5 555集成時基電路的基本框圖