實(shí)用的直流開(kāi)關(guān)電源保護電路設計

　　概 述

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子設備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設備都離不開(kāi)可靠的電源，因此直流開(kāi)關(guān)電源開(kāi)始發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用，并相繼進(jìn)入各種電子、電器設備領(lǐng)域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了直流開(kāi)關(guān)電源[1-3]。同時(shí)隨著(zhù)許多高新技術(shù)，包括高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)、功率因數校正技術(shù)、同步整流技術(shù)、智能化技術(shù)、表面安裝技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng )新，這為直流開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。但是由于開(kāi)關(guān)電源中控制電路比較復雜，晶體管和集成器件耐受電、熱沖擊的能力較差，在使用過(guò)程中給用戶(hù)帶來(lái)很大不便。為了保護開(kāi)關(guān)電源自身和負載的安全，根據了直流開(kāi)關(guān)電源的原理和特點(diǎn)，設計了過(guò)熱保護、過(guò)電流保護、過(guò)電壓保護以及軟啟動(dòng)保護電路。

　　2 開(kāi)關(guān)電源的原理及特點(diǎn)

　　2.1工作原理

　　直流開(kāi)關(guān)電源由輸入部分、功率轉換部分、輸出部分、控制部分組成。功率轉換部分是開(kāi)關(guān)電源的核心，它對非穩定直流進(jìn)行高頻斬波并完成輸出所需要的變換功能。它主要由開(kāi)關(guān)三極管和高頻變壓器組成。圖1畫(huà)出了直流開(kāi)關(guān)電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開(kāi)關(guān)管V，激勵信號，續流二極管Vp，儲能電感和濾波電容C組成。實(shí)際上，直流開(kāi)關(guān)電源的核心部分是一個(gè)直流變壓器。

　　2.2特點(diǎn)

　　為了適應用戶(hù)的需求，國內外各大開(kāi)關(guān)電源制造商都致力于同步開(kāi)發(fā)新型高智能化的元器件，特別是通過(guò)改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn-Zn）材料上加大科技創(chuàng )新，以提高在高頻率和較大磁通密度下獲得高的磁性能，同時(shí)SMT技術(shù)的應用使得開(kāi)關(guān)電源取得了長(cháng)足的進(jìn)展，在電路板兩面布置元器件，以確保開(kāi)關(guān)電源的輕、小、薄。因此直流開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。

　　直流開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)是存在較為嚴重的開(kāi)關(guān)干擾，適應惡劣環(huán)境和突發(fā)故障的能力較弱。由于國內微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與一些技術(shù)先進(jìn)國家還有一定的差距，因此直流開(kāi)關(guān)電源的制作技術(shù)難度大、維修麻煩和造價(jià)成本較高，

　　3 直流開(kāi)關(guān)電源的保護

　　基于直流開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)和實(shí)際的電氣狀況，為使直流開(kāi)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，本文根據不同的情況設計了多種保護電路。

　　3.1過(guò)電流保護電路

　　在直流開(kāi)關(guān)電源電路中，為了保護調整管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過(guò)某一值時(shí)，調整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動(dòng)切斷電路電流。如圖1所示，過(guò)電流保護電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時(shí)，通過(guò)R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高，發(fā)射結承受反向電壓。于是BG2 處于截止狀態(tài)（相當于開(kāi)路），對穩壓電路沒(méi)有影響。當電路短路時(shí)，輸出電壓為零，BG2 的發(fā)射極相當于接地，則BG2 處于飽和導通狀態(tài)（相當于短路），從而使調整管BG1 基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止狀態(tài)，切斷電路電流，從而達到保護目的。

　　3.2過(guò)電壓保護電路