實用的直流開關電源保護電路設計

　　概 述

　　隨著科學技術的發(fā)展，電力電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，因此直流開關電源開始發(fā)揮著越來越重要的作用，并相繼進入各種電子、電器設備領域，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關電源[1-3]。同時隨著許多高新技術，包括高頻開關技術、軟開關技術、功率因數(shù)校正技術、同步整流技術、智能化技術、表面安裝技術等技術的發(fā)展，開關電源技術在不斷地創(chuàng)新，這為直流開關電源提供了廣泛的發(fā)展空間。但是由于開關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，在使用過程中給用戶帶來很大不便。為了保護開關電源自身和負載的安全，根據(jù)了直流開關電源的原理和特點，設計了過熱保護、過電流保護、過電壓保護以及軟啟動保護電路。

　　2 開關電源的原理及特點

　　2.1工作原理

　　直流開關電源由輸入部分、功率轉換部分、輸出部分、控制部分組成。功率轉換部分是開關電源的核心，它對非穩(wěn)定直流進行高頻斬波并完成輸出所需要的變換功能。它主要由開關三極管和高頻變壓器組成。圖1畫出了直流開關電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開關管V，激勵信號，續(xù)流二極管Vp，儲能電感和濾波電容C組成。實際上，直流開關電源的核心部分是一個直流變壓器。

　　2.2特點

　　為了適應用戶的需求，國內外各大開關電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是通過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SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關電源的輕、小、薄。因此直流開關電源的發(fā)展趨勢是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。

　　直流開關電源的缺點是存在較為嚴重的開關干擾，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、阻容器件生產技術以及磁性材料技術與一些技術先進國家還有一定的差距，因此直流開關電源的制作技術難度大、維修麻煩和造價成本較高，

　　3 直流開關電源的保護

　　基于直流開關電源的特點和實際的電氣狀況，為使直流開關電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，本文根據(jù)不同的情況設計了多種保護電路。

　　3.1過電流保護電路

　　在直流開關電源電路中，為了保護調整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一值時，調整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動切斷電路電流。如圖1所示，過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，通過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)（相當于開路），對穩(wěn)壓電路沒有影響。當電路短路時，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過電壓保護電路