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高性能电源保护电路

2013-07-15 20:57:38      点击:

电源是向电子设备提供功率的装置,也称电源供应器,没有电源便称不上一个完整的电子系统。电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、工控设备、计算机和电脑、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。

随着科技的发展,电源电源要经受过流、短流、瞬变、过电压等方面的负载越来越苛刻,专业电源连接器乐清铭瀚电子刘工程师分析时说,电源保护电路的高性能设计迫在眉梢。另外,刘工程师还为大家介绍了一个较为完善的保护电路。线路图如图1所示:

T1为鉴流线圈,初级线圈以半匝串接入主振荡管的D极(场效应管)或C极(晶体三极管)。这样接的最大好处在于:
 


 
(1)鉴流线圈能最大程度地感应到主振荡管电流的变化情况。

(2)T1鉴流线圈后级接法基本上是通用型PWM整流、滤波线路,它比一般鉴别电源总电流的方法又有如下好处:

①鉴流输出功率大,易于后级的再处理。

②鉴流输出的电压VOP1随电源输入电压变化较小,其值主要取决于振荡管上的电流脉动波形的积分。这样就对输入电压的低端与高端能得到基本相同的过流保护特性。

整个保护电路的工作过程如下:RW1为人工设定过流保护点的调节电位器;R5、R7、R10为正反馈电阻,用以设定保护点的阈值电压;RT1为正温度系数的热敏电阻。电源正常工作时,VOP2、VOP3,运算放大器IC1A的输出电压VOP4等于其截止电压约为0-2V左右,运算放大器IC2A输入端电压VOP5、VOP3、VOUT等于其截止电压约为0-2V左右,通过电阻将其接于UC2525A的10脚,此电平足以保证电路正常工作。一旦输出出现过载或短路现象时,VOP2>VOP3,运算放大器IC1A的输出电压VOP4变高等于运放最大输出电压幅度约为VCC-2V左右,此时电源马上给电容C3充电,使运算放大器IC2A输入端VOP5、VOP3,VOUT变高,此电平足以保证电路UC2525A完全关闭,使电源进入停止工作期。在此期间,鉴流输出电压VOP1为零,VOP2、VOP3运算放大器IC1A的输出电压VOP4又将等于其截止电压约为0-2V左右,此时因为电容C3上的电压VOP5不能突变,必须通过电阻R1放电,R1、C3取值较大,通过改变R1或C3的值来调节停止工作期的时间,只有当VOP5放电到VOP5调节R1、C3值,使T2、T1,保证电源在真正意义上进入睡眠状态。从电路分析可以看到,因为有了R1、D5、C3组成的充、放电回路,通过二极管D5充电快而放电慢,加之R5、R7正反馈电阻设定阈值,从而保证VOUT的输出状态只有两种,高电平或低电平。如果没有R1、D5、C3组成的充、放电回路,则T2约等于T1,对UC2525A的10脚电压来说将出现0.6V~0.8V左右频繁变化,将使电源处于频繁的起动与关闭状态,对振荡管极为不利,也最容易损坏功率管。

借助上述电路我们可以很容易地构成,输入过、欠压保护,输出过、欠压保护,以及过热保护。在此仅以附加过热保护为例,说明如下:如图1所示,过热保护线路是由IC3A及其周边元件组成。当电源的温度没有超过设定温度时,Vot1<Vot2,运放IC3A的输出电压Vot3为低电平,由于有二极管D6的存在,此时IC3A的输出电压Vot3不会影响到VOP2的电压,也就是说在过热保护线路未起作用时,它不会影响到上述的过流保护线路的性能。当电源的温度超温时Vot1>Vot2,运放IC3A的输出电压Vot3变为高电平,通过二极管D6,使VOP2的电压升高,从而触发过流保护线路使电源进入停止工作期。只有当电源温度降低到超温保护点以下时,电源才能重新进入正常工作状态。依此类推可以构成其它输入输出过、欠压保护线路。在此不再赘述。

根据上述设计原则,同样可以类推到诸如由F494、F3825A、F384X系列、F3524等等几乎所有PWM型芯片所组成的各种电路形式。

 


 
刘工程师总结说,如果将上述保护电路与主振荡管隔离驱动器结合使用,则可以最大程度地保护振荡管免遭损坏,从而达到令人满意的电源安全保护效果,保障电源安全稳定的为系统所有部件提供所需要的电能。另外,电源的高效稳定与电源连器、线束均有紧密的关系,除了设计高性能电源保护电路外,也要特别注意电源连接器、线束的选择。