開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)例之保護(hù)電路實(shí)例詳解

開(kāi)關(guān)電源各種保護(hù)電路實(shí)例詳細(xì)解剖！

輸入欠壓保護(hù)電路一

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

該電路屬于輸入欠壓電路，當(dāng)輸入電壓低于保護(hù)電壓時(shí)拉低控制芯片的供電Vcc，從而關(guān)閉輸出。

2電路組成（原理圖）：

輸入欠壓保護(hù)電路二

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

輸入欠壓保護(hù)電路。當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時(shí)，關(guān)閉輸出；當(dāng)輸入電壓升高到設(shè)定恢復(fù)值時(shí)，輸出自動(dòng)恢復(fù)正常。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):

輸入電壓在正常工作范圍內(nèi)時(shí)， Va大于VD4的穩(wěn)壓值，VT4導(dǎo)通，Vb為0電位，VT5截止， 此時(shí)保護(hù)電路不起作用；當(dāng)輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時(shí)，Va小于VD4的穩(wěn)壓值，VT4截止，Vb為高電位，VT5導(dǎo)通，將COMP（芯片的1腳）拉到0電位，芯片關(guān)閉輸出，從而實(shí)現(xiàn)了欠壓保護(hù)功能。R21、VT6、R23組成欠壓關(guān)斷、恢復(fù)時(shí)的回差電路。當(dāng)欠壓關(guān)斷時(shí),VT6導(dǎo)通，將R21與R2并聯(lián)，

；恢復(fù)時(shí)，VT6截止，

4電路的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：電路形式簡(jiǎn)單，成本較低。

缺點(diǎn)：因穩(wěn)壓管VD4批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致欠壓保護(hù)點(diǎn)上下浮動(dòng)，大批量生產(chǎn)時(shí)需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。

5應(yīng)用的注意事項(xiàng)：

VD4應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R2應(yīng)考慮多個(gè)并聯(lián)以方便調(diào)試。

輸出過(guò)壓保護(hù)電路一

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

輸出過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障（開(kāi)環(huán)或其他）導(dǎo)致輸出電壓高于穩(wěn)壓值時(shí)，此電路會(huì)將輸出電壓鉗位在設(shè)定值。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):

輸出過(guò)壓時(shí)，加在VD3上的電壓大于其穩(wěn)壓值時(shí)，VD3導(dǎo)通，輸出電壓被鉗位，同時(shí)通過(guò)IC4向原邊反饋。

4電路的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：電路形式簡(jiǎn)單，成本較低。

缺點(diǎn)：因穩(wěn)壓管VD3批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致過(guò)壓鉗位點(diǎn)上下浮動(dòng)，大批量生產(chǎn)時(shí)需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。

5應(yīng)用的注意事項(xiàng)：

VD3應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R32應(yīng)考慮多個(gè)并聯(lián)以方便調(diào)試。

當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路起作用時(shí)，電路處于非正常工作狀態(tài)。對(duì)于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。

輸出過(guò)壓保護(hù)電路二

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

輸出過(guò)壓保護(hù)電路。當(dāng)有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障（開(kāi)環(huán)或其他）導(dǎo)致輸出電壓高于正常值時(shí)，此電路會(huì)將輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):

輸出過(guò)壓時(shí)，Va>Vref，IC3導(dǎo)通，通過(guò)IC4向原邊反饋,輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的過(guò)壓保護(hù)值。

4電路的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：輸出過(guò)壓保護(hù)值可以精確設(shè)置。

缺點(diǎn)：相對(duì)穩(wěn)壓管鉗位方式成本稍高一些。

5應(yīng)用的注意事項(xiàng)：

當(dāng)過(guò)壓保護(hù)電路起作用時(shí)，電路處于非正常工作狀態(tài)。對(duì)于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。

過(guò)壓保護(hù)自鎖控制電路

3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):

上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當(dāng)過(guò)壓保護(hù)信號(hào)CONTROL端給出一個(gè)高電平時(shí)，U1中的三極管導(dǎo)通，VCC為整個(gè)電路的供電端。Vcc經(jīng)R5給Q2一個(gè)基極電流，Q1導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關(guān)閉電源無(wú)輸出。Q2同時(shí)控制Q1的導(dǎo)通。當(dāng) Q2導(dǎo)通時(shí)，Q1的基極電流經(jīng)R2到地，Q1導(dǎo)通，經(jīng)R3再提供一個(gè)基極電流給Q2，維持Q2的導(dǎo)通。Q1及R1、R2、R3構(gòu)成了Q2的正反饋電路。

4電路的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：可有效的進(jìn)行自鎖保護(hù)，整個(gè)電路等效于一個(gè)可控硅。

缺點(diǎn)： 整個(gè)電路需要一個(gè)固定的Vcc。當(dāng)PWM電源端無(wú)供電時(shí)，也需保證上圖中VCC電壓的存在。

5應(yīng)用的注意事項(xiàng)：

1． 此電路要有持續(xù)的供電自鎖才有效。

2． 此電路不宜使用在無(wú)人值守的電源系統(tǒng)里。

過(guò)溫保護(hù)電路

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

該電路屬于過(guò)溫保護(hù)電路，但溫度高于設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉模塊輸出，當(dāng)溫度恢復(fù)后自動(dòng)開(kāi)啟模塊。

2電路組成（原理圖）：

過(guò)溫保護(hù)電路-熱敏電阻

1概述（電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述）：

本電路采用熱敏電阻檢測(cè)基板溫度，熱敏電阻阻值隨基板溫度變化而變化， 熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放輸入電壓變化，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的翻轉(zhuǎn)控制PWM芯片的輸出，進(jìn)而將模塊關(guān)閉。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理，關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算分析)：

R99熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，常溫時(shí)，R99=100k，R99與R94的分壓0.45V為U2運(yùn)放的負(fù)輸入，遠(yuǎn)低于運(yùn)放的正輸入2.5V（R23與R97分壓），因此運(yùn)放的輸出是高電平，對(duì)LM5025的SS端無(wú)影響，模塊正常工作。

隨著基板溫度升高，R99電阻阻值減小，當(dāng)減小到一定值時(shí)，使得運(yùn)放的負(fù)輸入大于正輸入時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，將LM5025的SS拉低，從而關(guān)閉模塊輸出；溫度保護(hù)點(diǎn)可以適當(dāng)調(diào)整R94，R23，R97的阻值而相應(yīng)地調(diào)整。

模塊關(guān)閉輸出后（過(guò)溫保護(hù)），基板溫度會(huì)降低，R99阻值會(huì)增大，運(yùn)放的負(fù)輸入會(huì)降低，為使運(yùn)放的正常翻轉(zhuǎn)，引入電阻R98，原理是運(yùn)放輸出低后，R98相當(dāng)于與R97并聯(lián)，將運(yùn)放的基準(zhǔn)變低，拉開(kāi)運(yùn)放正負(fù)輸入的電壓間距，從而實(shí)現(xiàn)溫度回差。比如基板溫度90℃時(shí)保護(hù)，80℃時(shí)開(kāi)啟。

4關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算分析

4.1 運(yùn)放正輸入電壓：VR97=Vref2=5/（1+R23/R97）=5/（1+10/10）=2.5V

4.2 運(yùn)放負(fù)輸入電壓VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94）+0.007,

4.3 得出溫度保護(hù)時(shí)熱敏電阻的阻值：R99（t）=（Vref*R24/（Vref*R97/（R23+R97）-0.007））-R94

4.4 考慮容差時(shí)的計(jì)算見(jiàn)下表：

4.5 過(guò)溫保護(hù)時(shí)，R99的值

4.6 R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，25°C時(shí)100k，過(guò)溫保護(hù)時(shí)阻值10k左右（見(jiàn)上表），計(jì)算溫度為：

Rt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2))

T2:常溫25°C，上式中T2=273.15+25=298.15；B：4250±3%；R：25°C時(shí)的電阻值，100k，計(jì)算出的T1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=T1-273.15，是攝氏度。 Rt：溫度變化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，見(jiàn)上表

4.7 回差

運(yùn)放輸出低后，電阻R98（51k）就并在R97上，將基準(zhǔn)拉低，新的基準(zhǔn)電壓 Vref1=Vref*（R98//R97）/（R23+R98//R97）=2.28V 達(dá)到2.44V時(shí)，R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99達(dá)到10.49k時(shí)，溫度按下表計(jì)算

溫度回差=82.6-77.3=5.3℃

5電路的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn): 溫度保護(hù)點(diǎn)及溫度回差很容進(jìn)行調(diào)整

缺點(diǎn)：溫度準(zhǔn)確度偏低

電路比采用溫度開(kāi)關(guān)略復(fù)雜

溫度保護(hù)時(shí)反映的是熱敏電阻附近的基板溫度，不能反映模塊的最高器件的溫度，不過(guò)這可以在設(shè)計(jì)時(shí)解決，比如基板溫度在90℃保護(hù)，實(shí)際板上器件最高溫度已達(dá)130℃，就可以適當(dāng)調(diào)整溫度保護(hù)點(diǎn)，從而起到保護(hù)作用。

6應(yīng)用的注意事項(xiàng)

盡量將熱敏電阻放置在發(fā)熱器件附近。