新聞中心

EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于PWM的限流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)研究

基于PWM的限流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)研究

作者: 時(shí)間:2013-11-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1引言

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/227973.htm

  過載保護(hù)的功能是指在負(fù)載過載情況下能有效保護(hù)DC-DC變換器不致由于過熱而損壞,即主要是控制功率MOSFET管的過載電流(輸入電流)。由于用電負(fù)載不同,對過載保護(hù)功能要求也不同。如衛(wèi)星控制系統(tǒng)要求過載后DC-DC變換器不能斷電,因此采取;有效載荷系統(tǒng)要求可以在過載后DC-DC變換器斷電,因此采取截流保護(hù)。本文提出了一種基于電路的設(shè)計(jì)方法,以及設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

  2 電流環(huán)控制方式的過流保護(hù)

  電流型控制是雙環(huán)控制系統(tǒng),由開關(guān)器件的峰值電流信號反饋的電流環(huán)(內(nèi)環(huán))和輸出電壓信號反饋的電壓環(huán)(外環(huán))構(gòu)成。功率變換部分是由電流環(huán)控制的電流源,電壓外環(huán)控制功率級的電流環(huán)。電流內(nèi)環(huán)負(fù)責(zé)輸出電感的動(dòng)態(tài)變化,而電壓外環(huán)只需控制輸出電容。

  電流型控制方式的有多種,諸如UC1842(3、4、5)系列、UC1846、UC1825(電壓型和電流型)等,都設(shè)計(jì)了基于電流環(huán)的過流保護(hù)功能。

  以UC1842為例,其工作原理是功率開關(guān)管由振蕩器起始導(dǎo)通,當(dāng)峰值電感電流達(dá)到誤差放大器輸出建立的門限電平時(shí)終止,這樣使得在逐周基礎(chǔ)上反饋的誤差信號控制峰值電感電流。即電流取樣信號逐周與誤差放大器的輸出電平比較,產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖來控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)輸出。在過流狀態(tài)下,由于峰值電感電流斜率比較大,使得逐周比較產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖很窄,從而大大限制了功率開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了,是一種峰值電流控制方式。其峰值電感電流受誤差放大器輸出電壓的控制,見式(1):

  

  其中:VE為誤差放大器的輸出電壓;RS電流檢測電阻。

  

  但根據(jù)多年工程實(shí)際驗(yàn)證,僅僅依靠電流環(huán)控制方式的過流保護(hù)不能有效的限制輸入電流,電路仿真和試驗(yàn)測試結(jié)果比較一致,下面給出基于 1845的電流環(huán)過流保護(hù)的仿真結(jié)果。仿真電路見圖1,結(jié)果見圖2.可以看到過流后輸入平均電流為0.65A.

  

  3 用電流采樣信號控制PWM誤差放大器反向輸入端的過流保護(hù)

  為了有效實(shí)現(xiàn)過流后限制輸入電流,設(shè)計(jì)了一種用電流采樣信號控制PWM誤差放大器反向輸入端的過流保護(hù)電路,如圖3所示。

  

  電路基本工作原理如下:圖3中的三極管V2接成射極跟隨器形式,電流互感器采得的輸出端的電流信號作為控制信號來控制V2.正常輸出時(shí),電流取樣信號電壓很低,使得射隨器輸出電壓低于誤差放大器反向輸入端(反饋端)設(shè)定電平,圖3所示的過流保護(hù)電路不影響DC-DC變換器的正常輸出特性。當(dāng)輸出過流時(shí),電流取樣信號電壓增大,使得射隨器輸出電壓高于誤差放大器反向輸入端設(shè)定電平,誤差放大器輸出電壓Ve降低,PWM的驅(qū)動(dòng)信號變窄,使輸出電壓降低,輸入電流最終穩(wěn)定在某一個(gè)值上。仿真電路見圖4,結(jié)果見圖5.可以看到過流后輸入平均電流為0.157A.

  

  4 用電流采樣信號控制PWM誤差放大器輸出端的過流保護(hù)

  

  從上述電路可以看出,相較于直接利用PWM電流環(huán)的過流保護(hù),輸入電流有明顯降低,但源端仍有0.157A的電流,主要原因是該控制方式是平均電流控制方式。過流控制信號是將輸出電流取樣并整流成直流信號,通過誤差放大器輸入端參與比較形成驅(qū)動(dòng)脈沖。因此當(dāng)過載時(shí),經(jīng)過數(shù)個(gè)周期積累周后形成的過流控制信號輸入到誤差放大器反向輸入端,使得誤差放大器輸出為低電平,此時(shí)無驅(qū)動(dòng)脈沖輸出,電源輸出降低;又經(jīng)過數(shù)個(gè)周期后,由于電源輸出降低,過流控制信號也降低,此時(shí)又產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖輸出,使電源輸出升高。如此周而復(fù)始,使電源間歇振蕩輸出,從圖5中也可以看出,輸入電流也是間歇振蕩波形。

  為了進(jìn)一步優(yōu)化過流保護(hù)方式,將圖3所示的過流保護(hù)電路改進(jìn)如下:將控制管V2的集電極接到誤差放大器的輸出端,射級接地。如圖6所示。

  

  當(dāng)DC-DC變換器工作于正常閉環(huán)狀態(tài)時(shí),PWM誤差放大器工作在線性放大區(qū),其輸出電平取決于輸入誤差信號電平和放大器的增益。圖6中的三極管V2工作在截至區(qū),圖6所示的過流保護(hù)電路不影響正常DC-DC變換器的正常輸出特性。

  5 結(jié)語

  本文設(shè)計(jì)的基于PWM的過流保護(hù)電路,是一種通用的DC-DC變換器過流保護(hù)電路,可靠性較高,可以有效地保護(hù)DC-DC變換器過載時(shí)由于過熱而損壞。

pwm相關(guān)文章:pwm原理


電容式觸摸屏相關(guān)文章:電容式觸摸屏原理
熱保護(hù)器相關(guān)文章:熱保護(hù)器原理


關(guān)鍵詞: PWM 限流保護(hù)

評論


技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉