?開關(guān)電源設(shè)計實例之保護電路實例詳解

開關(guān)電源各種保護電路實例詳細解剖！

輸入欠壓保護電路一

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

該電路屬于輸入欠壓電路，當輸入電壓低于保護電壓時拉低控制芯片的供電Vcc，從而關(guān)閉輸出。 

2電路組成（原理圖）：

輸入欠壓保護電路二

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

輸入欠壓保護電路。當輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時，關(guān)閉輸出；當輸入電壓升高到設(shè)定恢復(fù)值時，輸出自動恢復(fù)正常。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標及實現(xiàn)原理): 

輸入電壓在正常工作范圍內(nèi)時， Va大于VD4的穩(wěn)壓值，VT4導(dǎo)通，Vb為0電位，VT5截止， 此時保護電路不起作用；當輸入電壓低于設(shè)定欠壓值時，Va小于VD4的穩(wěn)壓值，VT4截止，Vb為高電位，VT5導(dǎo)通，將COMP（芯片的1腳）拉到0電位，芯片關(guān)閉輸出，從而實現(xiàn)了欠壓保護功能。     R21、VT6、R23組成欠壓關(guān)斷、恢復(fù)時的回差電路。當欠壓關(guān)斷時,VT6導(dǎo)通，將R21與R2并聯(lián)，

；恢復(fù)時，VT6截止，

4電路的優(yōu)缺點 

優(yōu)點：電路形式簡單，成本較低。 

缺點：因穩(wěn)壓管VD4批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致欠壓保護點上下浮動，大批量生產(chǎn)時需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。

5應(yīng)用的注意事項：  

VD4應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R2應(yīng)考慮多個并聯(lián)以方便調(diào)試。

輸出過壓保護電路一

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

輸出過壓保護電路。當有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障（開環(huán)或其他）導(dǎo)致輸出電壓高于穩(wěn)壓值時，此電路會將輸出電壓鉗位在設(shè)定值。

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標及實現(xiàn)原理): 

輸出過壓時，加在VD3上的電壓大于其穩(wěn)壓值時，VD3導(dǎo)通，輸出電壓被鉗位，同時通過IC4向原邊反饋。

4電路的優(yōu)缺點 

優(yōu)點：電路形式簡單，成本較低。

缺點：因穩(wěn)壓管VD3批次間穩(wěn)壓值的差異，導(dǎo)致過壓鉗位點上下浮動，大批量生產(chǎn)時需經(jīng)常調(diào)試相關(guān)參數(shù)。

5應(yīng)用的注意事項：  

VD3應(yīng)該選溫度系數(shù)較好的穩(wěn)壓管，需調(diào)試的元件如R32應(yīng)考慮多個并聯(lián)以方便調(diào)試。

當過壓保護電路起作用時，電路處于非正常工作狀態(tài)。對于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過壓保護點應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。

輸出過壓保護電路二

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

輸出過壓保護電路。當有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或電路本身故障（開環(huán)或其他）導(dǎo)致輸出電壓高于正常值時，此電路會將輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。 

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標及實現(xiàn)原理): 

輸出過壓時，Va>Vref，IC3導(dǎo)通，通過IC4向原邊反饋,輸出電壓穩(wěn)定在設(shè)定的過壓保護值。

4電路的優(yōu)缺點 

優(yōu)點：輸出過壓保護值可以精確設(shè)置。

缺點：相對穩(wěn)壓管鉗位方式成本稍高一些。

5應(yīng)用的注意事項：  

當過壓保護電路起作用時，電路處于非正常工作狀態(tài)。對于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過壓保護點應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。

過壓保護自鎖控制電路

3工作原理分析(主要功能、性能指標及實現(xiàn)原理): 

上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當過壓保護信號CONTROL端給出一個高電平時，U1中的三極管導(dǎo)通，VCC為整個電路的供電端。Vcc經(jīng)R5給Q2一個基極電流，Q1導(dǎo)通并進入飽和狀態(tài)，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關(guān)閉電源無輸出。Q2同時控制Q1的導(dǎo)通。當 Q2導(dǎo)通時，Q1的基極電流經(jīng)R2到地，Q1導(dǎo)通，經(jīng)R3再提供一個基極電流給Q2，維持Q2的導(dǎo)通。Q1及R1、R2、R3構(gòu)成了Q2的正反饋電路。

4電路的優(yōu)缺點 

優(yōu)點：可有效的進行自鎖保護，整個電路等效于一個可控硅。  

缺點： 整個電路需要一個固定的Vcc。當PWM電源端無供電時，也需保證上圖中VCC電壓的存在。

5應(yīng)用的注意事項：

1． 此電路要有持續(xù)的供電自鎖才有效。 

2． 此電路不宜使用在無人值守的電源系統(tǒng)里。

過溫保護電路

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

該電路屬于過溫保護電路，但溫度高于設(shè)定的保護點時，關(guān)閉模塊輸出，當溫度恢復(fù)后自動開啟模塊。 

2電路組成（原理圖）：

過溫保護電路-熱敏電阻

1概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）： 

本電路采用熱敏電阻檢測基板溫度，熱敏電阻阻值隨基板溫度變化而變化， 熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運放輸入電壓變化，從而實現(xiàn)運放的翻轉(zhuǎn)控制PWM芯片的輸出，進而將模塊關(guān)閉。 

2電路組成（原理圖）：

3工作原理分析(主要功能、性能指標及實現(xiàn)原理，關(guān)鍵參數(shù)計算分析)： 

R99熱敏電阻是負溫度系數(shù)熱敏電阻，常溫時，R99=100k，R99與R94的分壓0.45V為U2運放的負輸入，遠低于運放的正輸入2.5V（R23與R97分壓），因此運放的輸出是高電平，對LM5025的SS端無影響，模塊正常工作。

隨著基板溫度升高，R99電阻阻值減小，當減小到一定值時，使得運放的負輸入大于正輸入時，運放輸出低電平，將LM5025的SS拉低，從而關(guān)閉模塊輸出；溫度保護點可以適當調(diào)整R94，R23，R97的阻值而相應(yīng)地調(diào)整。 

模塊關(guān)閉輸出后（過溫保護），基板溫度會降低，R99阻值會增大，運放的負輸入會降低，為使運放的正常翻轉(zhuǎn)，引入電阻R98，原理是運放輸出低后，R98相當于與R97并聯(lián)，將運放的基準變低，拉開運放正負輸入的電壓間距，從而實現(xiàn)溫度回差。比如基板溫度90℃時保護，80℃時開啟。

4關(guān)鍵參數(shù)計算分析

4.1  運放正輸入電壓：VR97=Vref2=5/（1+R23/R97）=5/（1+10/10）=2.5V 

4.2  運放負輸入電壓VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94）+0.007, 

4.3  得出溫度保護時熱敏電阻的阻值：R99（t）=（Vref*R24/（Vref*R97/（R23+R97）-0.007））-R94

4.4  考慮容差時的計算見下表：

4.5  過溫保護時，R99的值 

4.6  R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負溫度系數(shù)的熱敏電阻，25°C時100k，過溫保護時阻值10k左右（見上表），計算溫度為：

Rt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)) 

T2:常溫25°C，上式中T2=273.15+25=298.15；B：4250±3%；R：25°C時的電阻值，100k，計算出的T1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=T1-273.15，是攝氏度。 Rt：溫度變化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，見上表 

4.7  回差

運放輸出低后，電阻R98（51k）就并在R97上，將基準拉低，新的基準電壓 Vref1=Vref*（R98//R97）/（R23+R98//R97）=2.28V 達到2.44V時，R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99達到10.49k時，溫度按下表計算 

溫度回差=82.6-77.3=5.3℃

5電路的優(yōu)缺點 

優(yōu)點:   溫度保護點及溫度回差很容進行調(diào)整

缺點：  溫度準確度偏低

電路比采用溫度開關(guān)略復(fù)雜 

溫度保護時反映的是熱敏電阻附近的基板溫度，不能反映模塊的最高器件的溫度，不過這可以在設(shè)計時解決，比如基板溫度在90℃保護，實際板上器件最高溫度已達130℃，就可以適當調(diào)整溫度保護點，從而起到保護作用。

6應(yīng)用的注意事項 

盡量將熱敏電阻放置在發(fā)熱器件附近。