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一款開關電源保護電源電路最實用的設計方法

鉅大LARGE  |  點擊量:127次  |  2020年05月19日  

摘要
本文通過對單結晶體管與晶閘管組合構成的電壓保護電路構成的電壓保護電路工作原理的分析,提出一種利用LM339電壓比較器來完成開關電源的過、欠壓及過熱保護電路,使得保護電路更加簡單,成本大大降低。引言隨著科學技術的 ...

本文通過對單結晶體管與晶閘管組合構成的電壓保護電路構成的電壓保護電路工作原理的分析,提出一種利用LM339電壓比較器來完成開關電源的過、欠壓及過熱保護電路,使得保護電路更加簡單,成本大大降低。


引言


隨著科學技術的發展,電力電子設備與們的工作、生活的關系日益密切,而電子設備都離不開可靠的電源,因此開關電源開始發揮著越來越重要的用途。同時隨著許多高新技術的發展,開關電源技術在不斷地創新。開關電源的設計要以安全性、可靠性為首要原則,在各種指標滿足正常使用要求的條件下,為使電源在突發故障情況下安全可靠地工作,要加入各種保護電路,保護開關電源本身不致因過、欠壓而損壞,保護電路是否可靠,與開關電源的安全運行至關重要。


單結晶體管和晶閘管過、欠壓保護


單結晶體管和晶閘管過、欠壓保護電路是在開關電源的輸入端并聯一晶閘管,當開關電源的電壓某種原因出現過、欠壓時,通過檢測放大電路對晶閘管供應信號,使得晶閘管導通而使斷路器跳閘,達到保護的目的。此保護電路適用于小功率場合的電源,而且當輸入電壓欠壓時,由于電容C上的電壓不能突變,其上仍有欠壓時的充電電壓,還會保持導通,且含有體積大,響應時間長,價格貴的大功率繼電器或斷路器。


基于LM339比較器的過壓、欠壓和過熱綜合保護


除了電子元器件自身特性之外,溫度也是影響開關電源可靠性的重要因素之一。電源設備可靠性設計技術統計資料表明,電子元器件溫度每升高2℃,可靠性下降10%;溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。為了防止開關電源的元器件因過熱造成損壞,在開關電源中設置過熱保護電路也是必要的。


圖1過壓、欠壓、過熱保護電路。


圖1電路是利用一個四比較器LM339與幾個分立電子元器件構成的過壓、欠壓、過熱保護電路。


工作原理:輸入電壓可以由交流電源整流濾波后取得,它表明的是輸入開關電源電壓的變化。調整Rp2可以調節過壓、欠壓動作的電壓閾值。N1欠為壓比較器,當輸入電平(Vc《Va)時,比較器輸出低電平封鎖驅動信號。N2為過壓比較器,當輸入高電平(Vc》Vb)時,比較器輸出的也是低電平,因而驅動信號也被封鎖。當比較的信號電壓Vc位于門限電壓之間(Va《Vc《Vb)時,輸出高電平,開關電源正常工作。


窗口電壓:


ΔV=Vb-Va


此電壓是用來判斷輸入信號電壓是否位于設定的動作電壓閾值之間。器件R5,C、D組成延時電路,防止在通電瞬間,沖擊電壓過高,開關電源還未工作,而造成而過壓誤保護,致使開關電源無法啟動。N3為過熱比較器,N3的反相輸入加一個固定的參考電壓,它的阻值取決于R3。同相端的電壓就等于Rt的電壓降(Rt為負溫度系數的熱敏電阻),Rt與R7串聯構成分壓器,適當選取R7的阻值,使N3在可靠的溫度閾值動作。當溫度高于溫度閾值時,Rt阻值下降,N3的“+”端電壓小于“-”端電壓,N3反轉,輸出為低電平。比較器輸出低電平封鎖驅動信號;N4用于外部故障應急關機,當其正向端輸入低電平時,比較器輸出低電平封鎖驅動信號。由于四個比較器的輸出端是并聯的,無論是過壓、欠壓還是過熱任何一種故障發生,比較器輸出低電平,封鎖信號輸出,使電源停止工作,實現開關電源的保護。


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