開關電源中的過流保護電路如何設計?
發布時間:2012-12-27 責任編輯:easonxu
【導讀】近年來,開關電(dian)源(yuan)的(de)應(ying)用(yong)廣(guang)泛(fan),對(dui)其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)也(ye)有(you)了(le)更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。一(yi)旦(dan)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)出(chu)現(xian)了(le)故(gu)障(zhang),如(ru)果(guo)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)輸(shu)入(ru)端(duan)短(duan)路(lu)或(huo)者(zhe)輸(shu)出(chu)端(duan)開(kai)路(lu),則(ze)電(dian)源(yuan)必(bi)須(xu)關(guan)閉(bi)其(qi)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),才(cai)能(neng)保(bao)護(hu)功(gong)率(lv)MOSFET和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)設(she)備(bei)等(deng)不(bu)被(bei)燒(shao)毀(hui),否(fou)則(ze)可(ke)能(neng)引(yin)起(qi)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)損(sun)壞(huai),甚(shen)至(zhi)引(yin)起(qi)操(cao)作(zuo)人(ren)員(yuan)的(de)觸(chu)電(dian)及(ji)火(huo)災(zai)等(deng)。所(suo)以(yi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)一(yi)定(ding)要(yao)完(wan)善(shan)。
采用電流傳感器進行電流檢測
過流檢測傳感器的工作原理如圖1所示。通過變流器所獲得的變流器次級電流經I/V轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)壓(ya),該(gai)電(dian)壓(ya)直(zhi)流(liu)化(hua)後(hou),由(you)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)器(qi)與(yu)設(she)定(ding)值(zhi)相(xiang)比(bi)較(jiao),若(ruo)直(zhi)流(liu)電(dian)壓(ya)大(da)於(yu)設(she)定(ding)值(zhi),則(ze)發(fa)出(chu)辨(bian)別(bie)信(xin)號(hao)。但(dan)是(shi)這(zhe)種(zhong)檢(jian)測(ce)傳(chuan)感(gan)器(qi)一(yi)般(ban)多(duo)用(yong)於(yu)監(jian)視(shi)感(gan)應(ying)電(dian)源(yuan)的(de)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu),為(wei)此(ci)需(xu)采(cai)取(qu)如(ru)下(xia)措(cuo)施(shi)。由(you)於(yu)感(gan)應(ying)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)時(shi),啟(qi)動(dong)電(dian)流(liu)為(wei)額(e)定(ding)值(zhi)的(de)數(shu)倍(bei),與(yu)啟(qi)動(dong)結(jie)束(shu)時(shi)的(de)電(dian)流(liu)相(xiang)比(bi)大(da)得(de)多(duo),所(suo)以(yi)在(zai)單(dan)純(chun)監(jian)視(shi)電(dian)流(liu)電(dian)瓶(ping)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia),感(gan)應(ying)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)時(shi)應(ying)得(de)到(dao)必(bi)要(yao)的(de)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao),必(bi)須(xu)用(yong)定(ding)時(shi)器(qi)設(she)定(ding)禁(jin)止(zhi)時(shi)間(jian),使(shi)感(gan)應(ying)電(dian)源(yuan)啟(qi)動(dong)結(jie)束(shu)前(qian)不(bu)輸(shu)出(chu)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)信(xin)號(hao),定(ding)時(shi)結(jie)束(shu)後(hou),轉(zhuan)入(ru)預(yu)定(ding)的(de)監(jian)視(shi)狀(zhuang)態(tai)。

圖1:過流檢測傳感器的工作原理
啟動浪湧電流限製電路
開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)加(jia)電(dian)時(shi),會(hui)產(chan)生(sheng)較(jiao)高(gao)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),因(yin)此(ci)必(bi)須(xu)在(zai)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)入(ru)端(duan)安(an)裝(zhuang)防(fang)止(zhi)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)的(de)軟(ruan)啟(qi)動(dong)裝(zhuang)置(zhi),才(cai)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)將(jiang)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)減(jian)小(xiao)到(dao)允(yun)許(xu)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)。浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian)引(yin)起(qi),在(zai)開(kai)關(guan)管(guan)開(kai)始(shi)導(dao)通(tong)的(de)瞬(shun)間(jian),電(dian)容(rong)對(dui)交(jiao)流(liu)呈(cheng)現(xian)出(chu)較(jiao)低(di)的(de)阻(zu)抗(kang)。如(ru)果(guo)不(bu)采(cai)取(qu)任(ren)何(he)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi),浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)可(ke)接(jie)近(jin)數(shu)百(bai)A。

圖2:電容整流濾波電路
開關電源的輸入一般采用電容整流濾波電路如圖2所示,濾波電容C可選用低頻或高頻電容器,若用低頻電容器則需並聯同容量高頻電容器來承擔充放電電流。圖中在整流和濾波之間串入的限流電阻Rsc是為了防止浪湧電流的衝擊。合閘時Rsc限製了電容C的充電電流,經過一段時間,C上的電壓達到預置值或電容C1上電壓達到繼電器T動作電壓時,Rsc被短路完成了啟動。同時還可以采用可控矽等電路來短接Rsc。當合閘時,由於可控矽截止,通過Rsc對電容C進行充電,經一段時間後,觸發可控矽導通,從而短接了限流電阻Rsc。
采用基極驅動電路的限流電路
在zai一yi般ban情qing況kuang下xia,利li用yong基ji極ji驅qu動dong電dian路lu將jiang電dian源yuan的de控kong製zhi電dian路lu和he開kai關guan晶jing體ti管guan隔ge離li開kai。控kong製zhi電dian路lu與yu輸shu出chu電dian路lu共gong地di,限xian流liu電dian路lu可ke以yi直zhi接jie與yu輸shu出chu電dian路lu連lian接jie,工gong作zuo原yuan理li如ru圖tu3所示,當輸出過載或者短路時,V1導通,R3兩端電壓增大,並與比較器反相端的基準電壓比較。控製PWM信號通斷。

圖3:限流電路工作原理
通過檢測IGBT的Vce
當電源輸出過載或者短路時,IGBT的Vce值則變大,根據此原理可以對電路采取保護措施。對此通常使用專用的驅動器EXB841,其內部電路能夠很好地完成降柵以及軟關斷,並具有內部延遲功能,可以消除幹擾產生的誤動作。其工作原理如圖4所示,含有IGBT過流信息的Vce不直接發送到EXB841的集電極電壓監視腳6,而是經快速恢複二極管VD1,通過比較器IC1輸出接到EXB841的腳6,從而消除正向壓降隨電流不同而異的情況,采用閾值比較器,提高電流檢測的準確性。假如發生了過流,驅動器:EXB841的低速切斷電路會緩慢關斷IGBT,從而避免集電極電流尖峰脈衝損壞IGBT器件。

圖4:驅動器內部電路
- 噪聲中提取真值!瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運行!氮矽科技發布集成驅動GaN芯片,助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%!力芯微推出超低內阻、超低失真4PST模擬開關
- 一“芯”雙電!聖邦微電子發布雙輸出電源芯片,簡化AFE與音頻設計
- 一機適配萬端:金升陽推出1200W可編程電源,賦能高端裝備製造
- 築基AI4S:摩爾線程全功能GPU加速中國生命科學自主生態
- 一秒檢測,成本降至萬分之一,光引科技把幾十萬的台式光譜儀“搬”到了手腕上
- AI服務器電源機櫃Power Rack HVDC MW級測試方案
- 突破工藝邊界,奎芯科技LPDDR5X IP矽驗證通過,速率達9600Mbps
- 通過直接、準確、自動測量超低範圍的氯殘留來推動反滲透膜保護
- 車規與基於V2X的車輛協同主動避撞技術展望
- 數字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰
- 汽車模塊拋負載的解決方案
- 車用連接器的安全創新應用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall




