1、过流保护电路设计8.2过流保护电路的设计过流保护电路如上图所示。此电路是过流保护电路，其中100k电阻用来限流，通过比较器LM311对电流互感器采样转化的电压进行比较，LM311的3脚接一10k电位器来调比较基准电压，输出后接一100的电阻限流它与后面的220F的电容形成保护时间控制。当电流过流时比较器输出是高电平产生保护，使SPWM不输出，控制场效应管关闭，等故障消除，比较器输出低电平，逆变器又自动恢复工作。带自锁的过流保护电路1.第一个部分是电阻取样.负载和R1串联.大家都知道.串联的电流相等.R2上的电压随着负载的电流变化而变化.电流大,R2两端电压也高.R3 D1组成运放保护电路.防止
2、过高的电压进入运放导致运放损坏.C1是防止干扰用的.2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器.由于前级的电阻取样的信号很小.所以得要用放大电路放大.才能用.放大倍数由VR1 R4决定.3.第三部分是一个比较器电路.放大器把取样的信号放大.然后经过这级比较.从而去控制后级的动作.是否切断电源或别的操作.比较器是开路输出.所以要加上上位电阻.不然无法输出高电平.4.第四部分是一个驱动继电器的电路.这个电路和一般所不同的是.这个是一个自锁电路. 一段保护信号过来后.这个电路就会一直工作.直到断掉电源再开机.这个自锁电路结构和单向可控硅差不多.1 采用电流传感器进行电流检测 过流检测传感器的工作原理
3、如图1所示。通过变流器所获得的变流器次级电流经IV转换成电压，该电压直流化后，由电压比较器与设定值相比较，若直流电 压大于设定值，则发出辨别信号。但是这种检测传感器一般多用于监视感应电源的负载电流，为此需采取如下措施。由于感应电源启动时，启动电流为额定值的数 倍，与启动结束时的电流相比大得多，所以在单纯监视电流电瓶的情况下，感应电源启动时应得到必要的输出信号，必须用定时器设定禁止时间，使感应电源启动结 束前不输出不必要的信号，定时结束后，转入预定的监视状态。2 启动浪涌电流限制电路 开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流
4、减小到允许的范围内。浪涌电流 主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。 图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容 C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进 行充电，经一段
5、时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。3 采用基极驱动电路的限流电路 在一般情况下，利用基极驱动电路将电源的控制电路和开关晶体管隔离开。控制电路与输出电路共地，限流电路可以直接与输出电路连接，工作原理如图3所示，当输出过载或者短路时，V1导通，R3两端电压增大，并与比较器反相端的基准电压比较。控制PWM信号通断。4 通过检测IGBT的Vce 当电源输出过载或者短路时，IGBT的Vce值则变大，根据此原理可以对电路采取保护措施。对此通常使用专用的驱动器EXB841，其内部电路能够很 好地完成降栅以及软关断，并具有内部延迟功能，可以消除干扰产生的误动作。其工作原理如图4所示，含有IGB
6、T过流信息的Vce不直接发送到EXB841 的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复二极管VD1，通过比较器IC1输出接到EXB841的脚6，从而消除正向压降随电流不同而异的情况，采用阈值比较 器，提高电流检测的准确性。假如发生了过流，驱动器：EXB841的低速切断电路会缓慢关断IGBT，从而避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。过流保护电路 为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，致使调整管流过很大的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。 过流保护电路有限流型和截流型两种。 限流型：当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使发射极电流不至于过大。图4-2为其简要电路图。图中
7、R为一小电阻，用于检测负载电流。当IL不超过额定值时，T1、截止；当IL超过额定值时，T1导通，其集电极从T1的基极分流。从而实现对T1管的保护截流型:过流时使调整管截止或接近截止。应用于大功率电源电路中。图4-3为其电路图。输出电流在额定值内时：三极管T2截止，这时，电压负反馈保证电路正常工作。输出电流超出额定值时：UB电压上升，三极管T2导通，使UO迅速下降，由于R1、R2RO，故UB的下降速度慢于UO，使UO迅速下降到0，实现了截流作用。1开关电源中常用的过保护方式过电保护有多种形式，如图1所示，可分为额定电下垂型，即字型；恒型；恒功型，多数为电下垂型。过电的设定值通常为额定电的1101
8、30。一般为自动恢复型。 图1中表示电下垂型，表示恒型，表示恒功型。1.1用于变压器初级直接驱动电中的限电 在变压器初级直接驱动的电（如单端正激式变换器或反激式变换器）的设计中，实现限是比较容的。图2是在这样的电中实现限的两种方法。 图2电可用于单端正激式变换器和反激式变换器。图2（a）与图2（b）中在MOSFET 的源极均入一个限电阻Rsc，在图2（a）中，Rsc提供一个电压驱动晶体管S2导通，在图2（b）中跨接在Rsc上的限电压比较器，当产生过时，可以把驱动电脉冲短，起到保护作用。 图2（a）与图2（b）相比，图2（b）保护电反应速快及准确。首先，它把比较放大器的限驱动的门槛电压预置在一个
9、比晶体管的门槛电压Vbe精确的范围内；第二，它把所预置的门槛电压取得足够小，其典型值只有100mV200mV，因此，可以把限取样电阻Rsc的值取得较小，这样就减小功耗，提高电源的效。 图2在单端正激式或反激式变换器电中的限电当AC输入电压在90264V范围内变化，且输出同等功时，则变压器初级的尖峰电相差很大，导致高、低端过保护点严重漂移，于过点的一致性。在电中增加一个取自VH的上电阻R1，其目的是使S2的基极或限比较器的同相端有一个预值，以达到高低端的过保护点尽一致。1.2用于基极驱动电的限电 在一般情况下，都是用基极驱动电把电源的控制电和开关晶体管隔离开来。变换器的输出部分和控制电共地。限电
10、可以直接和输出电相接，其电如图3所示。在图3中，控制电与输出电共地。工作原如下：电正常工作时，负载电IL过电阻Rsc产生的压足以使S1导通，由于S1在截止时IC1=0，电容器C1处于未充电状态，因此晶体管S2也截止。如果负载侧电增加，使IL达到一个设定的值，使得ILRsc=Vbe1Ib1R1，则S1导通，使电容器C1充电，其充电时间常数=R2C1，C1上充满电荷后的电压是VC1=Ib2R4Vbe2。在电检测到有过发生时，为使电容器C1能够快速放电，应当选择R4。1.3 无功损耗的限电 上述两种过保护比较有效，但是Rsc的存在低电源的效，尤其是在大电输出的情况下，Rsc上的功耗就会明显增加。图4
11、电用电互感器作为检测元件，就为电源效的提高创造一定的条件。 图4电工作原如下：用电互感器T2监视负载电IL，IL在通过互感器初级时，把电的变化耦合到次级，在电阻R1上产生压。二极管D3对脉冲电进整，经整后由电阻R2和电容C1进平滤波。当发生过载现象时，电容器C1两端电压迅速增加，使齐纳管D4导通，驱动晶体管S1导通，S1集电极的信号可以用来作为电源变换器调节电的驱动信号。 电互感器可以用铁氧体磁芯或MPP环型磁芯来绕制，但要经过反复实验，以确保磁芯饱和。想的电互感器应该达到匝数比是电比。通常互感器的Np=1，Ns=NpIpR1/(VsVD3)。具体绕制数据最后还要经过实验调整，使其性能达到最佳
12、状态。1.4用555做限流电路图6为用555做限保护的电，其工作原如下：UC384X与S1及T1组成一个基本的PWM变换器电。UC384X系控制IC有两个闭环控制回，一个是输出电压Vo反馈至误差放大器，用于同基准电压Vref比较之后产生误差电压（为防止误差放大器的自激现象产生，直接把脚2对地短接）；另一个是变压器初级电感中的电在T2次级检测到的电值在R8及C7上的电压，与误差电压进比较后产生调制脉冲的脉冲信号。当然，这些均在时钟所设定的固定频下工作。UC384X具有好的线性调整，能达到0.01/V；可明显地改善负载调整；使误差放大器的外电补偿网络得到简化，稳定提高并改善频响，具有大的增益带宽乘
13、积。UC384X有两种关闭技术；一是将脚3电压升高超过1V，引起过保护开关关闭电输出；二是将脚1电压到1V以下，使PWM比较器输出高电平，PWM锁存器复位，关闭输出，直到下一个时钟脉冲的到来，将PWM锁存器置位，电才能重新启动。电互感器T2监视着T1的尖峰电值，当发生过载时，T1的尖峰电迅速上升，使T2的次级电上升，经D1整，R9及C7平滤波，送到IC1的脚3，使IC1的脚1电平下（注意：接IC1脚1的R3，C4必须接成开环模式，如接成闭环模式则过时555的脚7放电端无法放电）。IC1的脚1与IC2的脚6相连接，使IC2的比较器1同相输入端的电压低，触发器Q输出高电平，V1导通，IC2的脚7放
14、电，使IC1的脚1电平被低于1V，则IC1输出关闭，S1因无栅极驱动信号而关闭，使电得到保护。过消除，则重复上述过程，IC1重新进入启动、关闭、再启动、再关闭的循环状态，即“打嗝现象。而且，过负载期间，重复进着启振与停振，但停振时间长，启振时间短，因此电源会过热，这种过负载保护称为周期保护方式（当输入端输入电压变化范围较大时，仍可使高、低端的过保护点基本相同）。其振荡周期由555单稳多谐振荡器的RC时间常数决定，本中=R1C1，直到过载现象消失，电才可恢复正常工作。电互感器T2的选择同1.3的互感器计算方法。图6电，可以用在单端反激式或单端正激式变换器中，也可用在半桥式、全桥式或推挽式电中，只要IC1有反馈控制端及基准电压端即可，当发生过现象时，用555电的单稳态特性使电工作在“打嗝状态下。1.5几种过保护方式的比较作者经过长期的研发与生产，比较开关电源中所使用的各种过保护方法，可以说，几乎没有一种过保护方式是万能的，只有用555的保护方式性能价格比是较好的。一般来说，选择何种过保护方式，都要结合具体的电变换模式而做出相应的选择。只有经过认真的分析，大的实验才能找到最适合的过保护方式。保护方式设计的合、有效，意味着产品的可靠性才可能高。
