電源設(shè)計技巧之使用簡易鎖存電路保護(hù)電源

曾經(jīng)是否需要過一款簡單、低成本的鎖存電路？圖1顯示的就是這樣一款電路，它只需幾元錢的組件便可以提供電源故障保護(hù)，基本上是一個可控硅整流器（SCR），結(jié)合了一些離散組件。兩個晶體管正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)。若想開啟鎖存，您需要將PNP基極驅(qū)動為低電平，或者將NPN基極驅(qū)動為高電平，直至其中一個晶體管開啟。這樣會形成集電極電流，讓另一個晶體管也開啟，從而進(jìn)一步開啟初始晶體管。電路以一種再生方式執(zhí)行鎖存操作。電流僅受限于電源阻抗和晶體管特性，從而允許電路對電容器快速放電。

圖1使用離散組件構(gòu)建一個具有受控保持電流的SCR

這種電路的一個有趣特性是，您可以通過選擇電阻器值建立SCR的保持電流。為了讓鎖存電路在觸發(fā)以后仍然保持開啟，兩個基極發(fā)射極結(jié)點必須要有足夠的電壓（~0.7 V）讓其保持開啟狀態(tài)。這就意味著，如果向它提供的電流為Vbe/R1+Vbe/R2以上，則電路鎖存。如果鎖存電路連接一個小電流的電容器，則鎖存電路對該電容器放電。一旦電路的電流減少至保持電流以下，它便關(guān)閉。

圖2編程實現(xiàn)SCR的鎖存控制

圖2顯示了這種電路一個很好使用方法。圖中所示為一個高壓輸入、48-V輸出反向轉(zhuǎn)換器，它在出現(xiàn)由控制電路故障引起的輸出過電壓狀態(tài)時，利用SCR來關(guān)閉電源。輸入電壓首次施加于電路時，流經(jīng)R3和R4的電流便對大容量電容器C3充電。當(dāng)C3的電壓達(dá)到足夠高時，控制IC便開始工作，對功率FET Q3進(jìn)行開關(guān)操作，并將能量傳送給輸出端。通過控制U1的電流，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)，從而控制通過變壓器傳輸?shù)哪芰?。這種電路還通過U3提供隔離式過電壓保護(hù)。我們選擇使用了齊納二極管D5和D6，它們在正常工作期間不導(dǎo)電。在出現(xiàn)過電壓的情況下，它們便開始導(dǎo)電，壓制光耦合器U3的電流。U3觸發(fā)由Q4和Q5組成的鎖存電路。鎖存電路對偏置電容器C3放電，而當(dāng)VDD電壓達(dá)到U2的欠壓停止點時U2停止工作。

在電壓接近1伏以前，鎖存電路持續(xù)對偏置電容器放電。這樣，R3、R4、R14和R16的值變得很重要。R3和R4限制輸入線路的有效電流，而R14和R16決定了鎖存電路中要求保持電流的多少。如果R14和R16的價值較小，則鎖存電路關(guān)閉，偏置電容器充電，同時電源嘗試再次提供輸出功率。

若出現(xiàn)故障，這種方法可提供連續(xù)重試的功能。如果電阻器的價值足夠大，則鎖存保持開啟，并且需要重啟電源來對其進(jìn)行重置。在這種情況下，便沒有連續(xù)重試。該電路中另一個重要的組件是R5，它在鎖存電路開啟后限制偏置電源。正常情況下，需要使用這種組件來防止檢測到峰值偏壓。

使用這種電路的方法有很多，特別是在您使用升降沿來觸發(fā)它時。例如，在Q5偏壓和基極之間連接一個齊納二極管，便可以在一次側(cè)實現(xiàn)過電壓保護(hù)。您可以使用一個負(fù)向變換的溫度傳感器來驅(qū)動Q4的基極。或者，您也可以在二次側(cè)使用一個比較器，通過一個與圖2所示極為類似的光耦合器，實現(xiàn)一種非常精確的過電流關(guān)閉功能。

總之，這種低成本的晶體管組成的鎖存電路，非常通用。它可以通過負(fù)向或者正向轉(zhuǎn)換觸發(fā)，可以鎖存，也可不鎖存，具體可根據(jù)您的電阻器值而定。