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直流電源的四種常見電路保護方法
文章來源:蘇州歐斯姆電源 瀏覽:1889 發(fā)表時間:2023-3-1
2、過電流保護:當出現(xiàn)負載短路、過載或者控制電路失效等意外情況時,會引起流過穩(wěn)壓器中開關(guān)三極管的電流過大,使管子功耗增大,發(fā)熱,若沒有過流保護裝置,大功率開關(guān)三極管就有可能損壞。故而在開關(guān)穩(wěn)壓器中過電流保護是常用的。經(jīng)濟簡便的方法是用保險絲。由于晶體管的熱容量小,普通保險絲一般不能起到保護作用,常用的是快速熔斷保險絲。這種方法具有保護容易的優(yōu)點,但是,需要根據(jù)具體開關(guān)三極管的安全工作區(qū)要求來選擇保險絲的規(guī)格。這種過流保護措施的缺點是帶來經(jīng)常更換保險絲的不便。
在線性穩(wěn)壓器中常用的限流保護和電流截止保護在開關(guān)穩(wěn)壓器中均能應用。但是,根據(jù)開關(guān)穩(wěn)壓器的特點,這種保護電路的輸出不能直接控制開關(guān)三極管,而必須使過電流保護的輸出轉(zhuǎn)換為脈沖指令,去控制調(diào)制器以保護開關(guān)三極管。為了實現(xiàn)過電流保護一般均需要用取樣電阻串聯(lián)在電路中,這會影響電源的效率,因此多用于小功率開關(guān)穩(wěn)壓器的場合。而在大功率的開關(guān)穩(wěn)壓電源中,考慮到功耗,應盡量避免取樣電阻的接入。因此,通常將過電流保護轉(zhuǎn)換為過、欠電壓保護。
3、過熱保護:開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積,使其單位體積內(nèi)的功率密度大大提高,電源裝置內(nèi)部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求也相應提高。否則,會使電路性能變壞,元器件過早失效。因此在大功率開關(guān)穩(wěn)壓器中應該設過熱保護。
采用溫度繼電器來檢測電源裝置內(nèi)部的溫度,當電源裝置內(nèi)部產(chǎn)生過熱時,溫度繼電器就動作,使整機告警電路處于告警狀態(tài),實現(xiàn)對電源的過熱保護。亦可將溫度繼電器置于開關(guān)三極管的附近,一般大功率管允許的高管殼溫度是75℃,調(diào)節(jié)溫度整定值為60℃。當管殼溫度超過允許值后繼電器就切斷電器,對開關(guān)管進行保護。半導體熱敏開關(guān)器件“熱晶閘管”在超溫保護方面有重要作用。它可以用作溫度指示電路。根據(jù)p型控制柵熱晶閘管(TT102)的特性,由RT值確定該器件的導通溫度,RT越大,導通溫度越低。當將其放置功率開關(guān)三極管附近,或在電源裝置內(nèi)時,它就能起到溫度指示作用。當功率管的管殼溫度或者裝置內(nèi)部的溫度超過允許值時,熱晶閘管就導通,使發(fā)光二極管發(fā)亮告警。倘若配合光電耦合器,就可使整機告警電路動作,保護開關(guān)穩(wěn)壓器。它亦可以象圖8(b)那樣用作功率晶體管的過熱保護,晶體開關(guān)管的基極電流被n控制柵型熱晶閘管TT201旁路,開關(guān)管截止,切斷集電極電流,防止過熱。
4、程序保護:開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復雜,基本上可以分為小功率的控制部分和大功率的開關(guān)部分。開關(guān)晶體管則屬大功率,為保護開關(guān)晶體管在開啟或關(guān)斷電源時的安全,必須先讓調(diào)制器、放大器等小功率的控制電路工作。為此,要保證正確的開機程序。開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機瞬間,濾波電容器會流過很大的浪涌電流,這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關(guān)的觸點或繼電器的觸點熔化,并使輸入保險絲熔斷。另外,浪涌電流也會損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機時應該接入一個限流電阻,通過這個限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率,以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機暫態(tài)過程結(jié)束后,用一個繼電器自動短接它,使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電,如圖2所示。這種電路稱之謂開關(guān)穩(wěn)壓器的“軟啟動”電路。
開關(guān)穩(wěn)壓器的控制電路中的邏輯組件或者運算放大器需用輔助電源供電。為此,輔助電源必須先于 開關(guān)電路工作。這可用開機程序控制電路來保證。一般的開機程序是:輸 入電源的極性鑒別,電壓保護→開機程 序電路工作→輔助電源工作并通過限流電阻 R對開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入電容器C充電→ 開關(guān)穩(wěn)壓器的調(diào)制電路工作,短路限流電阻→開關(guān)穩(wěn)壓器 穩(wěn)定工作。
在開關(guān)穩(wěn)壓器中,剛開機時,因為其輸出電容容量大,充到額定輸出電壓值需要一定時間。在這段時間內(nèi),取樣放大器輸入低的輸出電壓采樣,根據(jù)系統(tǒng)閉環(huán)調(diào)節(jié)特性將迫使開關(guān)三極管的導通時間加長,這樣一來,開關(guān)三極管就會在這段期間內(nèi)趨于連續(xù)導通,而容易損壞。為此,要求在開機這一段時間內(nèi),開關(guān)調(diào)制電路輸出給開關(guān)三極管基極的脈寬調(diào)制驅(qū)動信號,能保證開關(guān)三極管由截止逐漸趨于正常的開關(guān)狀態(tài),故而要加設開機保護以配合軟啟動。