開關(guān)電源保護(hù)電路該如何設(shè)計(jì)？

我們會(huì)根據(jù)直流開關(guān)電源的特點(diǎn)和實(shí)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(jì)多種保護(hù)電路來(lái)確保電源的安全和延長(zhǎng)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(shí)不被燒毀。其基本方法是,當(dāng)輸出電流超過(guò)某一值時(shí)，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動(dòng)切斷電路電流。

如下圖所示,過(guò)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(shí),通過(guò) 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(duì)穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時(shí),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(guò)大外，我們還要防止不同國(guó)家使用的輸入電壓不同導(dǎo)致電壓過(guò)大電源損壞的情況，所以我們一般還要設(shè)計(jì)過(guò)壓保護(hù)線路。

在直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過(guò)電壓保護(hù)包括輸入過(guò)電壓保護(hù)和輸出過(guò)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(guò)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(guò)電壓保護(hù)電路。

下圖為我們之前說(shuō)過(guò)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(shí),穩(wěn)壓管擊穿,有電流流過(guò)電阻 R,使晶體管 T 導(dǎo)通,繼電器動(dòng)作,常閉接點(diǎn)斷開,切斷輸入。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過(guò)電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過(guò)電壓保護(hù)電路。

過(guò)流和過(guò)壓保護(hù)線路都是采用硬件保護(hù)機(jī)制，當(dāng)電源發(fā)生電流電壓?jiǎn)栴}時(shí)，會(huì)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(duì)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(guò)熱保護(hù)，軟啟動(dòng)保護(hù)三種基本保護(hù)機(jī)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(jī)瞬間,濾波電容器會(huì)流過(guò)很大的浪涌電流,這個(gè)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(huì)使普通電源開關(guān)的觸點(diǎn)或繼電器的觸點(diǎn)熔化,并使輸入保險(xiǎn)絲熔斷。另外,浪涌電流也會(huì)損害電容器,使之壽命縮短,過(guò)早損壞。為此,開機(jī)時(shí)應(yīng)該接入一個(gè)限流電阻,通過(guò)這個(gè)限流電阻來(lái)對(duì)電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過(guò)多的功率,以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機(jī)暫態(tài)過(guò)程結(jié)束后,用一個(gè)繼電器自動(dòng)短接它,使直流電源直接對(duì)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(dòng)”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(duì)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(shí),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(hào),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(yùn)行狀態(tài)。為了提高延遲時(shí)間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動(dòng)作抖動(dòng)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。