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開關(guān)電源中幾種過流保護(hù)方式分析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-04-29 

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開關(guān)電源中幾種過流保護(hù)方式分析-KIA MOS管


電源作為一切電子產(chǎn)品的供電設(shè)備,除了性能要滿足供電產(chǎn)品的要求外,其自身的保護(hù)措施也非常重要,如過壓、過流、過熱保護(hù)等。


一旦電子產(chǎn)品出現(xiàn)故障時,如電子產(chǎn)品輸入側(cè)短路或輸出側(cè)開路時,則電源必須關(guān)閉其輸出電壓,才能保護(hù)功率MOSFET和輸出側(cè)設(shè)備等不被燒毀,否則可能引起電子產(chǎn)品的進(jìn)一步損壞,甚至引起操作人員的觸電及火災(zāi)等現(xiàn)象,因此,開關(guān)電源的過流保護(hù)功能一定要完善。


開關(guān)電源中常用的過流保護(hù)方式

過電流保護(hù)有多種形式,如圖1所示,可分為額定電流下垂型,即フ字型;恒流型;恒功率型,多數(shù)為電流下垂型。過電流的設(shè)定值通常為額定電流的110%~130%。一般為自動恢復(fù)型。


圖1中①表示電流下垂型,②表示恒流型,③表示恒功率型。

開關(guān)電源 過流保護(hù)

用于變壓器初級直接驅(qū)動電路中的限流電路


在變壓器初級直接驅(qū)動的電路(如單端正激式變換器或反激式變換器)的設(shè)計中,實現(xiàn)限流是比較容易的。圖2是在這樣的電路中實現(xiàn)限流的兩種方法。


圖2電路可用于單端正激式變換器和反激式變換器。圖2(a)與圖2(b)中在MOSFET的源極均串入一個限流電阻Rsc,在圖2(a)中, Rsc提供一個電壓降驅(qū)動晶體管S2導(dǎo)通,在圖2(b)中跨接在Rsc上的限流電壓比較器,當(dāng)產(chǎn)生過流時,可以把驅(qū)動電流脈沖短路,起到保護(hù)作用。


圖2(a)與圖2(b)相比,圖2(b)保護(hù)電路反應(yīng)速度更快及準(zhǔn)確。首先,它把比較放大器的限流驅(qū)動的門檻電壓預(yù)置在一個比晶體管的門檻電壓Vbe更 精確的范圍內(nèi);


第二,它把所預(yù)置的門檻電壓取得足夠小,其典型值只有100mV~200mV,因此,可以把限流取樣電阻Rsc的值取得較小,這樣就減小了 功耗,提高了電源的效率。


開關(guān)電源 過流保護(hù)

圖2  在單端正激式或反激式變換器電路中的限流電路


當(dāng)AC輸入電壓在90~264V范圍內(nèi)變化,且輸出同等功率時,則變壓器初級的尖峰電流相差很大,導(dǎo)致高、低端過流保護(hù)點嚴(yán)重漂移,不利于過流點的一致性。


在電路中增加一個取自+VH的上拉電阻R1,其目的是使S2的基極或限流比較器的同相端有一個預(yù)值,以達(dá)到高低端的過流保護(hù)點盡量一致。


用于基極驅(qū)動電路的限流電路

在一般情況下,都是利用基極驅(qū)動電路把電源的控制電路和開關(guān)晶體管隔離開來。變換器的輸出部分和控制電路共地。限流電路可以直接和輸出電路相接,其電路如圖3所示。在圖3中,控制電路與輸出電路共地。


工作原理如下:

開關(guān)電源 過流保護(hù)


電路正常工作時,負(fù)載電流IL流過電阻Rsc產(chǎn)生的壓降不足以使S1導(dǎo)通,由于S1在截止時IC1=0, 電容器C1處于未充電狀態(tài),因此晶體管S2也截止。


如果負(fù)載側(cè)電流增加,使IL達(dá)到一個設(shè)定的值,使得ILRsc=Vbe1+I(xiàn)b1R1,則S1導(dǎo)通,使 電容器C1充電,其充電時間常數(shù)τ= R2C1,C1上充滿電荷后的電壓是VC1=Ib2R4+Vbe2。在電路檢測到有過流發(fā)生時,為使電容器C1能夠快速放電,應(yīng)當(dāng)選擇R4。




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