開關(guān)電源中的過壓保護（OVP）與欠壓保護（UVP）電路解析

在現(xiàn)代電子設(shè)備中，開關(guān)電源作為能量轉(zhuǎn)換的核心部件，其穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。為了確保開關(guān)電源在各種工況下都能安全運行，過壓保護（OVP）和欠壓保護（UVP）電路成為了不可或缺的重要組成部分。本文將詳細介紹這兩種保護電路的工作原理及實現(xiàn)方式，以期為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考。

一、過壓保護（OVP）電路

過壓保護電路的主要功能是防止開關(guān)電源的輸出電壓超過預(yù)設(shè)的安全范圍，從而保護負載設(shè)備免受損壞。在開關(guān)電源中，過壓情況可能由多種因素引起，如電源內(nèi)部反饋環(huán)路故障、外部干擾或負載突變等。因此，設(shè)計一種可靠且響應(yīng)迅速的過壓保護電路至關(guān)重要。

一種常見的過壓保護電路實現(xiàn)方式是基于TL431等基準電壓源器件。該電路通過實時監(jiān)測輸出電壓，并將其與預(yù)設(shè)的基準電壓進行比較。當輸出電壓超過基準電壓時，比較器輸出高電平信號，觸發(fā)保護機制。該機制可能包括調(diào)整開關(guān)電源的占空比以降低輸出電壓，或在極端情況下直接切斷輸出。

具體工作原理如下：當輸出電壓升高至超過預(yù)設(shè)值時，TL431的陰極電壓也隨之升高，導(dǎo)致其內(nèi)部參考電壓源輸出的基準電壓與陰極電壓之間的差值增大。這一差值被放大后，控制開關(guān)管的占空比減小，從而降低輸出電壓。如果電壓繼續(xù)升高，保護電路可能觸發(fā)切斷輸出的動作，以確保負載設(shè)備的安全。

此外，還有一種自鎖型過壓保護電路，它能夠在輸出電壓達到保護點時自動鎖定輸出，直到故障被排除并重啟電源后才恢復(fù)正常供電。這種電路通過檢測輸出電壓并與預(yù)設(shè)的保護值進行比較，當電壓超過保護值時，通過控制邏輯電路鎖定開關(guān)電源的輸出。

二、欠壓保護（UVP）電路

欠壓保護電路的主要功能是防止開關(guān)電源在輸入電壓或輸出電壓過低的情況下繼續(xù)工作，從而避免設(shè)備因供電不足而損壞或性能下降。在電網(wǎng)電壓波動較大或電池供電的設(shè)備中，欠壓保護尤為重要。

一種常見的欠壓保護電路實現(xiàn)方式是基于比較器和參考電壓源。該電路通過實時監(jiān)測輸入電壓或輸出電壓，并將其與預(yù)設(shè)的欠壓保護閾值進行比較。當電壓低于閾值時，比較器輸出低電平信號，觸發(fā)保護機制。該機制可能包括關(guān)閉開關(guān)電源的輸出或發(fā)出警報信號，以提醒用戶及時處理。

具體工作原理如下：當輸入電壓或輸出電壓降低至低于預(yù)設(shè)的欠壓保護閾值時，比較器的輸入電壓也隨之降低。當輸入電壓低于參考電壓時，比較器輸出低電平信號，該信號被送至控制邏輯電路?？刂七壿嬰娐犯鶕?jù)該信號判斷是否需要關(guān)閉開關(guān)電源的輸出或發(fā)出警報信號。如果需要關(guān)閉輸出，控制邏輯電路將控制開關(guān)管關(guān)斷，從而切斷電源輸出。

此外，還有一種基于熱敏電阻的欠壓保護電路，它利用熱敏電阻對溫度的敏感性來監(jiān)測電源電壓的變化。當電源電壓過低時，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致電路中的電流或電壓發(fā)生變化。這一變化被檢測后，觸發(fā)保護機制以關(guān)閉輸出或發(fā)出警報。

三、綜合應(yīng)用與優(yōu)勢

在實際應(yīng)用中，過壓保護和欠壓保護電路通常被集成在開關(guān)電源的控制電路中，形成一個完整的保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電源電壓和輸出電壓，并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護閾值進行相應(yīng)的保護動作。這種綜合應(yīng)用不僅提高了開關(guān)電源的可靠性和穩(wěn)定性，還降低了因電壓異常而導(dǎo)致的設(shè)備損壞風(fēng)險。

此外，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，過壓保護和欠壓保護電路的性能也在不斷提升。例如，采用高精度、高速度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和微控制器（MCU）可以實現(xiàn)更精確、更快速的電壓監(jiān)測和保護動作。同時，新型功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用也使得保護電路的體積更小、效率更高。

綜上所述，過壓保護和欠壓保護電路在開關(guān)電源中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過合理設(shè)計和應(yīng)用這些保護電路，可以確保開關(guān)電源在各種工況下都能安全運行，為現(xiàn)代電子設(shè)備的穩(wěn)定運行提供有力保障。