開關(guān)電源保護(hù)電路該如何設(shè)計？

我們會根據(jù)直流開關(guān)電源的特點和實際的電氣狀況,為使直流開關(guān)電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，設(shè)計多種保護(hù)電路來確保電源的安全和延長使用壽命。

在直流開關(guān)電源電路中，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是,當(dāng)輸出電流超過某一值時，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動切斷電路電流。

如下圖所示,過電流保護(hù)電路由三極管 BG2 和分壓電阻 R4、R5 組成。電路正常工作時,通過 R4 與 R5 的分壓作用,使得 BG2 的基極電位比發(fā)射極電位低,發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是 BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路),對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時,輸出電壓為零,BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地,則 BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路),從而使調(diào)整管 BG1 基極和發(fā)射極近于短路,而處于截止?fàn)顟B(tài),切斷電路電流,從而達(dá)到保護(hù)目的。

除了保障電源因短路電流過大外，我們還要防止不同國家使用的輸入電壓不同導(dǎo)致電壓過大電源損壞的情況，所以我們一般還要設(shè)計過壓保護(hù)線路。

在直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源(諸如蓄電池和整流器)的電壓如果過高,將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此開關(guān)電源中有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。

下圖為我們之前說過的利用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路,在該電路中,當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時,穩(wěn)壓管擊穿,有電流流過電阻 R,使晶體管 T 導(dǎo)通,繼電器動作,常閉接點斷開,切斷輸入。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。

過流和過壓保護(hù)線路都是采用硬件保護(hù)機制，當(dāng)電源發(fā)生電流電壓問題時，會進(jìn)入鎖死狀態(tài)，從而徹底關(guān)斷開關(guān)管的工作狀態(tài)，從而起到安全保護(hù)作用，這些保護(hù)一般使用在輸出的部分，所以我們還要對輸入端進(jìn)行保護(hù)，才能保證電源的穩(wěn)定性，而輸出我們有高壓保護(hù)，過熱保護(hù)，軟啟動保護(hù)三種基本保護(hù)機制。

開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜,開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機瞬間,濾波電容器會流過很大的浪涌電流,這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關(guān)的觸點或繼電器的觸點熔化,并使輸入保險絲熔斷。另外,浪涌電流也會損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機時應(yīng)該接入一個限流電阻,通過這個限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率,以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機暫態(tài)過程結(jié)束后,用一個繼電器自動短接它,使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電,這種電路稱之謂直流開關(guān)電源的“軟啟動”電路。

在電源接通瞬間,輸入電壓經(jīng)整流橋(D1~D4)和限流電阻 R1 對電容器 C 充電,限制浪涌電流。當(dāng)電容器 C 充電到約 80%額定電壓時,逆變器正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號,使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻 R1,開關(guān)電源處于正常運行狀態(tài)。為了提高延遲時間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動作抖動振蕩,延遲電路可采用圖中所示利用 NE555 延遲電路替代 RC 延遲電路。