使用簡(jiǎn)易鎖存電路保護(hù)電源

您曾經(jīng)是否需要過(guò)一款簡(jiǎn)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(qián)的組件便可以提供電源故障保護(hù)，基本上是一個(gè)可控硅整流器 (SCR)，結(jié)合了一些離散組件。兩個(gè)晶體管正常情況下為關(guān)閉狀態(tài)。若想開(kāi)啟鎖存，您需要將 PNP 基極驅(qū)動(dòng)為低電平，或者將 NPN 基極驅(qū)動(dòng)為高電平，直至其中一個(gè)晶體管開(kāi)啟。這樣會(huì)形成集電極電流，讓另一個(gè)晶體管也開(kāi)啟，從而進(jìn)一步開(kāi)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(duì)電容器快速放電。

這種電路的一個(gè)有趣特性是，您可以通過(guò)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(kāi)啟，兩個(gè)基極發(fā)射極結(jié)點(diǎn)必須要有足夠的電壓(~0.7 V)讓其保持開(kāi)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(gè)小電流的電容器，則鎖存電路對(duì)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1使用離散組件構(gòu)建一個(gè)具有受控保持電流的SCR

圖 2 顯示了這種電路一個(gè)很好使用方法。圖中所示為一個(gè)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(guò)電壓狀態(tài)時(shí)，利用 SCR 來(lái)關(guān)閉電源。輸入電壓首次施加于電路時(shí)，流經(jīng) R3 和 R4 的電流便對(duì)大容量電容器 C3 充電。當(dāng) C3 的電壓達(dá)到足夠高時(shí)，控制 IC 便開(kāi)始工作，對(duì)功率 FET Q3 進(jìn)行開(kāi)關(guān)操作，并將能量傳送給輸出端。通過(guò)控制 U1 的電流，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)，從而控制通過(guò)變壓器傳輸?shù)哪芰?。這種電路還通過(guò) U3 提供隔離式過(guò)電壓保護(hù)。我們選擇使用了齊納二極管 D5 和 D6，它們?cè)谡９ぷ髌陂g不導(dǎo)電。在出現(xiàn)過(guò)電壓的情況下，它們便開(kāi)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(duì)偏置電容器 C3 放電，而當(dāng) VDD 電壓達(dá)到 U2 的欠壓停止點(diǎn)時(shí) U2 停止工作。

在電壓接近 1 伏以前，鎖存電路持續(xù)對(duì)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(jià)值較小，則鎖存電路關(guān)閉，偏置電容器充電，同時(shí)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(jià)值足夠大，則鎖存保持開(kāi)啟，并且需要重啟電源來(lái)對(duì)其進(jìn)行重置。在這種情況下，便沒(méi)有連續(xù)重試。該電路中另一個(gè)重要的組件是 R5，它在鎖存電路開(kāi)啟后限制偏置電源。正常情況下，需要使用這種組件來(lái)防止檢測(cè)到峰值偏壓。

圖 2 編程實(shí)現(xiàn) SCR 的鎖存控制

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

總之，這種由 0.03 美元的晶體管組成的鎖存電路，非常通用。它可以通過(guò)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。下次，我們將比較非連續(xù)和連續(xù)電源的瞬態(tài)響應(yīng)，說(shuō)明效率并非是使用同步整流器的唯一原因。