DQZHAN技术讯:长知识|开关电源的过流保护电路
众所周知,当电源的输出端超过额定负载或短路时,会对电源造成损坏,以至造成系统不能正常工作。针对于此我们在设计电源时要对产品进行限流保护设计。那么方法很多,我们可以将他设计到电源的输入端或者设计到电源的输出端。要达到*佳的设计方法就要以实际的情况而定,以下几种方法都是常用的电流控制方法:
1)、初级参考直接驱动方式的电源可设计到输入端,如下图所示
图中两种电路的工作原理是:
(a)图:在输出端有过载或短路情况发生时,此时初级电流会很快的增加,Rsc上的就会产生电压,此电压超过B-E的导通电压,那么Q2就会导通,就会把Q2集电极电位拉到地,如果接的是震荡电路此时就会导至震荡电路停止工作,从而达到保护的目的。
Rsc的取值是:Rsc=Vbe/Ip
(b)图中的电路是一种常用的限流保护电路,在反击或者正激电路中受到设计者的欢迎。他的工作过程和(a)图的工作过程有些类似,但是他有些很好的优点,
首先,比较器的电流限制激发临限电压可预制到一个**的且可预制的准位上,这就相当于双极性三极管有较大Vbe电压范围的临限电压值,其次是此临限电压足够的小,基本上是100MV和200MV,因此电流限制电组就可较小,这样就可以提高效率。
2)、应用在基极驱动器的电流限制电路
上图所画的电流限制电路图适合于各种电路的电源供应器。此种电路的输出部分是与控制电路共地的。
工作原理是:在正常的工作情况下,流入到Rsc上的Il不会产生很大的压降,那么就不会使Q1导通,若负载电流足够大就会在Rsc上产生电压,使Q1导通。若Q1在OFF装态时,而且Ic1=0时C1会全部放电掉,因此Q2也会处于OFF状态,如果Il电流逐渐增加时,则Il*Rsc=VbeQ1+Ib1R1
此时会集电极会有电流Ic1流过,并有下面的时间常数将C1充电T=R2*C1
那么C1上的电压是:Vc1=Ib2R3+VbeQ2
为了使为了使电容器电压的负载效应减到*低值,我们可选用具有较高的HFE的达林凳管子来代替Q2,这样可以把基极电流限制在微安培,我门在选择电阻R4时要远远大于R3。这样当电流过载时,C1电容会快速放电。
R2的取值如下:
IBL=(V1-VBEQ1)/R1
而且Ic1=HfeQ1IBLMAX
所以,R2>=(V1-VCEMAX)R1/(V1-VBEQ1)
在适当的电路设计上,VCE能够快速的到达其电压值,并将Q2三极管偏压到导通状态,这样一来就可以关闭稳压器的驱动信号。
当过载除去后,电路会自动恢复到工作状态。如果使用具有固定电流限制比较器的ICPWM控制电路,则图一B的电路,我们将电流限制电阻器RSC放到输出的正端上,就能获的良好的电流限制效果。
以上这两种方法在检测电流情况都工作良好。但是功率电阻器RSC的存在可能会变成不受欢迎的,尤其是在高电流输出下会造成功率的消耗,影响到整机的效率。,真对于次会有另一种方法来克服这种问题,。那就是用变压器来检测过电流。并且电路中无消耗功率的元器件,如图所示
工作原理是:T1用来检测负载电流IL,因此电阻R1会有成比例的电压产生。D3为整流二极管,R3C1整流后的滤波电路,��电流过载发生时,电容器C1上的电压会增加到稳压二极管Z1的导通电压,此时三极管Q1会导通,因此Q1集电极上的信号可以关闭稳压器的驱动信号。
要注意的是:T1的设计,材料的选择要用陶铁磁和MPP的环形铁芯,但是铁芯不能工作在饱和状态,圈数的设计:初级圈数一般选一圈,次级圈数的选择右次级的电压所决定,NP/NS=IS/IP
由于IR=VS/R1
因此在*大指定负载电流IC情况下,次级圈数必须能在电容器C1上产生所期望的电压值,所以NS=NP*IRR1/(Vs+Vd3)
至此我门就可以绕制一个**的变压器,而在实际的电路测试上必须在圈数上稍做调整,以便能做到*佳的性能。
还有一种电流限制电路:如图所示
不管是放在电源的输入端或是输出端部分都能做到叫好的效果,同样的此电路也能适合于多路输出的电源供应器,但是有一点,对于多组输出要使的各个电流限制能达到其作用,要用一帆工夫,
上图的工作原理是:
T1用来检测T2的初级电流,T1后经二极管整流后电容滤波,可变电阻R1用来设定比较器输入端的临限电压,在正长工作情况下,比较器的Vref参考输入端电压会高于电卫器R1上的电压,此时比较器的输出会在高电平,此时的555IC(单激多谐振荡器)会有低电平的输出,使Q1保持在关闭状态.
如果过载发生时,电压V1会高于VREF,使的比较器在底电位,IC555输入端由高电位至底电位的转换过程,会在IC555输出端产生单激输出,而将Q1ON,C极连到关闭的输入端或是PWM电路的柔和启动电容器上,所以会牵引到地电平。而终止了输出转换脉波,并将稳压器关闭,如果过栽情况持续着,电源会处于打嗝状态中,就是它会以IC555单激RC时间常数的周期在ON与OFF状态之间,不停的转换,直到过载去除后,电路才会恢复恢复到正常状态中。变压器设计同上一节。