開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流保護電路設計

1 開(kāi)關(guān)電源常用過(guò)流保護電路

1．1 采用電流傳感器進(jìn)行電流檢測

過(guò)流檢測傳感器的工作原理如圖1所示。通過(guò)變流器所獲得的變流器次級電流經(jīng)I／V轉換成電壓，該電壓直流化后，由電壓比較器與設定值相比較，若直流電壓大于設定值，則發(fā)出辨別信號。但是這種檢測傳感器一般多用于監視感應電源的負載電流，為此需采取如下措施。由于感應電源啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流為額定值的數倍，與啟動(dòng)結束時(shí)的電流相比大得多，所以在單純監視電流電瓶的情況下，感應電源啟動(dòng)時(shí)應得到必要的輸出信號，必須用定時(shí)器設定禁止時(shí)間，使感應電源啟動(dòng)結束前不輸出不必要的信號，定時(shí)結束后，轉入預定的監視狀態(tài)。

1．2 啟動(dòng)浪涌電流限制電路

開(kāi)關(guān)電源在加電時(shí)，會(huì )產(chǎn)生較高的浪涌電流，因此必須在電源的輸入端安裝防止浪涌電流的軟啟動(dòng)裝置，才能有效地將浪涌電流減小到允許的范圍內。浪涌電流主要是由濾波電容充電引起，在開(kāi)關(guān)管開(kāi)始導通的瞬間，電容對交流呈現出較低的阻抗。如果不采取任何保護措施，浪涌電流可接近數百A。

開(kāi)關(guān)電源的輸入一般采用電容整流濾波電路如圖2所示，濾波電容C可選用低頻或高頻電容器，若用低頻電容器則需并聯(lián)同容量高頻電容器來(lái)承擔充放電電流。圖中在整流和濾波之間串入的限流電阻Rsc是為了防止浪涌電流的沖擊。合閘時(shí)Rsc限制了電容C的充電電流，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，C上的電壓達到預置值或電容C1上電壓達到繼電器T動(dòng)作電壓時(shí)，Rsc被短路完成了啟動(dòng)。同時(shí)還可以采用可控硅等電路來(lái)短接Rsc。當合閘時(shí)，由于可控硅截止，通過(guò)Rsc對電容C進(jìn)行充電，經(jīng)一段時(shí)間后，觸發(fā)可控硅導通，從而短接了限流電阻Rsc。

1．3 采用基極驅動(dòng)電路的限流電路

在一般情況下，利用基極驅動(dòng)電路將電源的控制電路和開(kāi)關(guān)晶體管隔離開(kāi)?？刂齐娐放c輸出電路共地，限流電路可以直接與輸出電路連接，工作原理如圖3所示，當輸出過(guò)載或者短路時(shí)，V1導通，R3兩端電壓增大，并與比較器反相端的基準電壓比較?？刂芇WM信號通斷。

1．4 通過(guò)檢測IGBT的Vce

當電源輸出過(guò)載或者短路時(shí)，IGBT的Vce值則變大，根據此原理可以對電路采取保護措施。對此通常使用專(zhuān)用的驅動(dòng)器EXB841，其內部電路能夠很好地完成降柵以及軟關(guān)斷，并具有內部延遲功能，可以消除干擾產(chǎn)生的誤動(dòng)作。其工作原理如圖4所示，含有IGBT過(guò)流信息的Vce不直接發(fā)送到EXB841的集電極電壓監視腳6，而是經(jīng)快速恢復二極管VD1，通過(guò)比較器IC1輸出接到EXB841的腳6，從而消除正向壓降隨電流不同而異的情況，采用閾值比較器，提高電流檢測的準確性。假如發(fā)生了過(guò)流，驅動(dòng)器：EXB841的低速切斷電路會(huì )緩慢關(guān)斷IGBT，從而避免集電極電流尖峰脈沖損壞IGBT器件。

2 結束語(yǔ)

近年來(lái)，開(kāi)關(guān)電源的應用廣泛，對其可靠性也有了更高的要求。一旦電子產(chǎn)品出現了故障，如果電子產(chǎn)品輸入端短路或者輸出端開(kāi)路，則電源必須關(guān)閉其輸出電壓，才能保護功率MOSFET和輸出端設備等不被燒毀，否則可能引起電子產(chǎn)品的進(jìn)一步損壞，甚至引起操作人員的觸電及火災等。所以開(kāi)關(guān)電源的過(guò)流保護功能一定要完善。