中心議題：

• 開關電源的原理及特點
• 直流開關電源的保護電路

解決方案：

• 軟啟動保護電路
• 過電流保護電路
• 過電壓保護電路

隨著科學技術的發展，電力電子設備與人們的工作
、生活的關係日益密切

，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揮著越來越重要的作用，並相繼進入各種電子、電器設備領域
，程控交換機
、通訊、電子檢測設備電源
、控製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、功率因數校正技術、同步整流技術、智能化技術、biaomiananzhuangjishudengjishudefazhan，kaiguandianyuanjishuzaibuduandichuangxin

，zheweizhiliukaiguandianyuantigongleguangfandefazhankongjian。danshiyouyukaiguandianyuanzhongkongzhidianlubijiaofuza
，jingtiguanhejichengqijiannaishoudian、熱(re)衝(chong)擊(ji)的(de)能(neng)力(li)較(jiao)差(cha)，在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程(cheng)中(zhong)給(gei)用(yong)戶(hu)帶(dai)來(lai)很(hen)大(da)不(bu)便(bian)。為(wei)了(le)保(bao)護(hu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)自(zi)身(shen)和(he)負(fu)載(zai)的(de)安(an)全(quan)
，根(gen)據(ju)了(le)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)原(yuan)理(li)和(he)特(te)點(dian)
，設(she)計(ji)了(le)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)
、過電流保護
、過電壓保護以及軟啟動保護電路。

開關電源的原理及特點
　　
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(kong)製(zhi)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。功(gong)率(lv)轉(zhuan)換(huan)部(bu)分(fen)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)核(he)心(xin)
，它(ta)對(dui)非(fei)穩(wen)定(ding)直(zhi)流(liu)進(jin)行(xing)高(gao)頻(pin)斬(zhan)波(bo)並(bing)完(wan)成(cheng)輸(shu)出(chu)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)變(bian)換(huan)功(gong)能(neng)。它(ta)主(zhu)要(yao)由(you)開(kai)關(guan)三(san)極(ji)管(guan)和(he)高(gao)頻(pin)變(bian)壓(ya)器(qi)組(zu)成(cheng)。圖(tu)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特點
　　
為(wei)了(le)適(shi)應(ying)用(yong)戶(hu)的(de)需(xu)求(qiu)，國(guo)內(nei)外(wai)各(ge)大(da)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)製(zhi)造(zao)商(shang)都(dou)致(zhi)力(li)於(yu)同(tong)步(bu)開(kai)發(fa)新(xin)型(xing)高(gao)智(zhi)能(neng)化(hua)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)，特(te)別(bie)是(shi)通(tong)過(guo)改(gai)善(shan)二(er)次(ci)整(zheng)流(liu)器(qi)件(jian)的(de)損(sun)耗(hao)，並(bing)在(zai)功(gong)率(lv)鐵(tie)氧(yang)體(ti)（Mn-Zn）材料上加大科技創新
，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，在電路板兩麵布置元器件
，以確保開關電源的輕
、小、薄。因此直流開關電源的發展趨勢是高頻、高可靠

、低耗、低噪聲、抗幹擾和模塊化。
　　
直流開關電源的缺點是存在較為嚴重的開關幹擾，適應惡劣環境和突發故障的能力較弱。由於國內微電子技術、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製作技術難度大、維修麻煩和造價成本較高
，
　　
直流開關電源的保護
　　
基(ji)於(yu)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)特(te)點(dian)和(he)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)氣(qi)狀(zhuang)況(kuang)，為(wei)使(shi)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)及(ji)突(tu)發(fa)故(gu)障(zhang)情(qing)況(kuang)下(xia)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)地(di)工(gong)作(zuo)，本(ben)文(wen)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)設(she)計(ji)了(le)多(duo)種(zhong)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。
[page]
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，調整管處於反向偏置狀態，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的基極電位比發射極電位高，發射結承受反向電壓。於是BG2處於截止狀態（相當於開路），對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2的發射極相當於接地，則BG2處於飽和導通狀態（相當於短路）
，從而使調整管BG1基極和發射極近於短路，而處於截止狀態

，切斷電路電流，從而達到保護目的。




2過電壓保護電路
　　
直流開關電源中開關穩壓器的過電壓保護包括輸入過電壓保護和輸出過電壓保護。如果開關穩壓器所使用的未穩壓直流電源（諸如蓄電池和整流器）的電壓如果過高,將導致開關穩壓器不能正常工作,甚至損壞內部器件,因此開關電源中有必要使用輸入過電壓保護電路。圖3為(wei)用(yong)晶(jing)體(ti)管(guan)和(he)繼(ji)電(dian)器(qi)所(suo)組(zu)成(cheng)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，在(zai)該(gai)電(dian)路(lu)中(zhong)，當(dang)輸(shu)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)穩(wen)壓(ya)二(er)極(ji)管(guan)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)值(zhi)時(shi)
，穩(wen)壓(ya)管(guan)擊(ji)穿(chuan)
，有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)電(dian)阻(zu)R
，使晶體管T導通
，繼電器動作，常閉接點斷開
，切斷輸入。輸入電源的極性保護電路可以跟輸入過電壓保護結合在一起,構成極性保護鑒別與過電壓保護電路。


[page]
3軟啟動保護電路
　　
開關穩壓電源的電路比較複雜，開關穩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湧電流,這個浪湧電流可以為正常輸入電流的數倍。這樣大的浪湧電流會使普通電源開關的觸點或繼電器的觸點熔化,並使輸入保險絲熔斷。另外
，浪湧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，以致影響開關穩壓器的正常工作,而在開機暫態過程結束後，用一個繼電器自動短接它,使直流電源直接對開關穩壓器供電，這種電路稱之謂直流開關電源的“軟啟動”電路。
　　
如圖4(a)所示，在電源接通瞬間
，輸入電壓經整流橋（D1～D4）和限流電阻R1對電容器C充電，限製浪湧電流。當電容器C充電到約80％額定電壓時
，逆變器正常工作。經主變壓器輔助繞組產生晶閘管的觸發信號，使晶閘管導通並短路限流電阻R1
，開關電源處於正常運行狀態。為了提高延遲時間的準確性及防止繼電器動作抖動振蕩，延遲電路可采用圖4(b)所示電路替代RC延遲電路。


4過熱保護電路
　　
直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)高(gao)集(ji)成(cheng)化(hua)和(he)輕(qing)量(liang)小(xiao)體(ti)積(ji)，使(shi)其(qi)單(dan)位(wei)體(ti)積(ji)內(nei)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)大(da)大(da)提(ti)高(gao)，因(yin)此(ci)如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)對(dui)其(qi)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)沒(mei)有(you)相(xiang)應(ying)提(ti)高(gao)


，必(bi)然(ran)會(hui)使(shi)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)變(bian)壞(huai)，元(yuan)器(qi)件(jian)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)。因(yin)此(ci)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)應(ying)該(gai)設(she)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。
　　
benwencaiyongwendujidianqilaijiancedianyuanzhuangzhineibudewendu，dangdianyuanzhuangzhineibuchanshengguoreshi，wendujidianqijiudongzuo，shizhengjigaojingdianluchuyugaojingzhuangtai，shixianduidianyuandeguorebaohu。rutu5(a)所示，在保護電路中將P型控製柵熱晶閘管放置在功率開關三極管附近，根據TT102的特性（由Rr值確定該器件的導通溫度
，Rr越大，導通溫度越低）
，當(dang)功(gong)率(lv)管(guan)的(de)管(guan)殼(ke)溫(wen)度(du)或(huo)者(zhe)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)允(yun)許(xu)值(zhi)時(shi)，熱(re)晶(jing)閘(zha)管(guan)就(jiu)導(dao)通(tong)，使(shi)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)發(fa)亮(liang)告(gao)警(jing)。倘(tang)若(ruo)配(pei)合(he)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)，就(jiu)可(ke)使(shi)整(zheng)機(ji)告(gao)警(jing)電(dian)路(lu)動(dong)作(zuo)，保(bao)護(hu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)。該(gai)電(dian)路(lu)還(hai)可(ke)以(yi)設(she)計(ji)成(cheng)如(ru)圖(tu)5(b)所示，用作功率晶體管的過熱保護，晶體開關管的基極電流被N型控製柵熱晶閘管TT201旁路，開關管截止，切斷集電極電流,防止過熱。


文中主要討論了直流開關電源內部器件的各種保護方式,並bing介jie紹shao了le一yi些xie具ju體ti電dian路lu。對dui一yi個ge給gei定ding的de直zhi流liu開kai關guan電dian源yuan來lai說shuo
，保bao護hu電dian路lu是shi否fou完wan善shan並bing按an預yu定ding設she置zhi工gong作zuo
，對dui電dian源yuan裝zhuang置zhi的de安an全quan性xing和he可ke靠kao性xing至zhi關guan重zhong要yao。因yin為wei開kai關guan電dian源yuan的de保bao護hu方fang案an和he電dian路lu結jie構gou具ju有you多duo樣yang性xing，所suo以yi對dui具ju體ti電dian源yuan裝zhuang置zhi而er言yan，應ying選xuan擇ze合he理li的de保bao護hu方fang案an和he電dian路lu結jie構gou。在實際應用中，通常選用幾種保護方式加以組合的方式構成完善的保護係統，確保直流開關電源的正常工作。