高性能電源保護(hù)電路

摘要：對電源產(chǎn)品來講，保護(hù)電路是不可缺少的。電源配有一個高性能的保護(hù)電路對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)備離不開電源，作為電源負(fù)載的眾多用電設(shè)備，對電源的要求也是千變?nèi)f化的。在實際的電子系統(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。因為電源在由它與負(fù)載所組成的整個電子系統(tǒng)中，不但要承受來自電網(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，而且還要經(jīng)受來自負(fù)載的諸如過流、短路、瞬變、過電壓等方面的嚴(yán)格考驗。因此對于電源產(chǎn)品的設(shè)計師來講，僅對電源進(jìn)行常規(guī)的輸入、輸出性能設(shè)計是不夠的。還要對電源進(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、檢驗。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)計時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，電源能安全地自動進(jìn)入自保護(hù)狀態(tài)。例如：輸入端的過電壓、欠電壓保護(hù)；輸出端的過電壓、欠電壓保護(hù)，過載、短路保護(hù)，以及過熱保護(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講，最好是間歇工作狀態(tài)。從而保證即便電源長期處于保護(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)被自動喚醒進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

（5）保護(hù)電路的構(gòu)成愈簡單愈好，最好無需再給

保護(hù)線路另行提供電源。

（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。線路圖如圖1所示：

T1為鑒流線圈，初級線圈以半匝串接入主振蕩管的D極（場效應(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鑒流線圈后級接法基本上是通用型PWM整流、濾波線路，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波形的積分。這樣就對輸入電壓的低端與高端能得到基本相同的過流保護(hù)特性。

整個保護(hù)電路的工作過程如下；RW1為人工設(shè)定過流保護(hù)點的調(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，VOP2VOP3，運(yùn)算放大器IC1A的輸出電壓VOP4等于其截止電壓約為02V左右，運(yùn)算放大器IC2A輸入端電壓VOP5VOP3,VOUT等于其截止電壓約為02V左右，通過電阻將其接于UC2525A的10腳，此電平足以保證電路正常工作。一旦輸出出現(xiàn)過載或短路現(xiàn)象時，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，此時電源馬上給電容C3充電，使運(yùn)算放大器IC2A輸入端VOP5VOP3，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，VOP2VOP3運(yùn)算放大器IC1A的輸出電壓VOP4又將等于其截止電壓約為02V左右，此時因為電容C3上的電壓VOP5不能突變，必須通過電阻R1放電，R1、C3取值較大，通過改變R1或C3的值來調(diào)節(jié)停止工作期的時間，只有當(dāng)VOP5放電到VOP5調(diào)節(jié)R1、C3值，使T2T1，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，因為有了R1、D5、C3組成的充、放電回路，通過二極管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。如果沒有R1、D5、C3組成的充、放電回路，則T2約等于T1，對UC2525A的10腳電壓來說將出現(xiàn)0.6V～0.8V左右頻繁變化，將使電源處于頻繁的起動與關(guān)閉狀態(tài)，對振蕩管極為不利，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、欠壓保護(hù)，輸出過、欠壓保護(hù)，以及過熱保護(hù)。在此僅以附加過熱保護(hù)為例，說明如下：如圖1所示，過熱保護(hù)線路是由IC3A及其周邊元件組成。當(dāng)電源的溫度沒有超過設(shè)定溫度時，Vot1Vot2，運(yùn)放IC3A的輸出電壓Vot3為低電平，由于有二極管D6的存在，此時IC3A的輸出電壓Vot3不會影響到VOP2的電壓，也就是說在過熱保護(hù)線路未起作用時，它不會影響到上述的過流保護(hù)線路的性能。當(dāng)電源的溫度超溫時Vot1>Vot2，運(yùn)放IC3A的輸出電壓Vot3變?yōu)楦唠娖?，通過二極管D6，使VOP2的電壓升高，從而觸發(fā)過流保護(hù)線路使電源進(jìn)入停止工作期。只有當(dāng)電源溫度降低到超溫保護(hù)點以下時，電源才能重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)。依此類推可以構(gòu)成其它輸入輸出過、欠壓保護(hù)線路。在此不再贅述。

根據(jù)上述設(shè)計原則，同樣可以類推到諸如由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

圖2UC2525A推動級的工作波形圖

從近年來的生產(chǎn)實踐中得知，如果將上述保護(hù)電路與主振蕩管隔離驅(qū)動器結(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)到令人滿意的電源安全保護(hù)效果。上述方法已長期應(yīng)用到了本廠所生產(chǎn)的500W大功率AC／DC電源產(chǎn)品中，使產(chǎn)品性能完全達(dá)到了國外同類型產(chǎn)品的性能指標(biāo)。