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欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)圖文分享-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-08-24 

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欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)圖文分享-KIA MOS管


欠壓保護(hù)電路作用

欠壓保護(hù)是指用電器在輸入電壓達(dá)不到工作電壓時(shí),會(huì)切斷輸入電壓,有效保護(hù)用電器不因低電壓而反復(fù)起動(dòng)導(dǎo)致?lián)p壞。當(dāng)輸入電壓正常后,用電器自動(dòng)恢復(fù)正常工作。


由于短路故障等原因,線路電壓會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。它會(huì)給線路和電器設(shè)備帶來損傷。例如:使電動(dòng)機(jī)疲倒、堵轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過電流,燒壞電動(dòng)機(jī);當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí),大量電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)又會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電壓大幅度下降,造成危害。


引起電動(dòng)機(jī)疲倒的電壓稱為臨界電壓 。當(dāng)線路電壓降低到臨界電壓時(shí),保護(hù)電器的動(dòng)作,稱為欠電壓保護(hù),其任務(wù)主要是防止設(shè)備因過載而燒毀。當(dāng)本路電壓 低于臨界電壓保護(hù)電器才動(dòng)作的稱為失壓保護(hù),其主要任務(wù)是防止電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)。


欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)分析

下列是原理圖,標(biāo)注有寬電壓輸入經(jīng)過電容共模電感,TVS管。這是常見的輸入電源處理,當(dāng)然也會(huì)有防反接保護(hù),D9的作用是保證MOS管GS電壓不會(huì)太高,一般最高25伏左右,臨界導(dǎo)通電壓4伏,也就是說9.1V肯定處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。


欠壓保護(hù)電路


一、當(dāng)電壓由零伏上升時(shí)到達(dá)12V左右,Q2導(dǎo)通,D9導(dǎo)通導(dǎo)致Q5導(dǎo)通電源打開了,當(dāng)電壓一直上升,Q2和D9狀態(tài)不變,然而當(dāng)D6隨著電壓上升,導(dǎo)通電流達(dá)到Q4飽和電流,Q5的導(dǎo)通偏置電壓拉低,MOS管關(guān)閉。電源沒有輸出。


二、當(dāng)電壓又恢復(fù)到12V到60伏。Q2正常導(dǎo)通,Q4截止。MOS正常導(dǎo)通。當(dāng)然要注意R17,R18電阻的功率。行為輸入電壓升高他的功率也會(huì)增加。


在保護(hù)電壓的臨界點(diǎn)附近,會(huì)出現(xiàn)保護(hù)和正常工作的反復(fù)振蕩。

比如保護(hù)電壓是12V,當(dāng)電壓上升到12V時(shí),保護(hù)電路開啟輸出,這里由于負(fù)載的增加,12V電壓稍有一點(diǎn)電壓的跌落,可能就幾十mV的跌落,保護(hù)電路又關(guān)閉輸出。


從而在臨界點(diǎn)附近就出現(xiàn)了關(guān)閉/開啟的快速振蕩,可能造成設(shè)備的損壞。

為了解決這個(gè)問題,我們需要設(shè)計(jì)一個(gè)具有遲滯效應(yīng)的保護(hù)電路。


可以用遲滯比較器來實(shí)現(xiàn),遲滯比較器可以通過比較器的輸出正反饋實(shí)現(xiàn),比如比較器的比較基準(zhǔn)電壓是2.5V,滯回范圍是0.5V。


則當(dāng)輸入電壓從0V上升到2.5V時(shí),比較器輸出低,比較基準(zhǔn)電平下降為2.25V。

此時(shí),輸入電壓稍有跌落,只要不低于2.25V,就不會(huì)再輸出高.


當(dāng)輸入電壓從高電平下降到2.5V,比較器輸出高,比較基準(zhǔn)電平上升為2.75V.

此時(shí),輸入電壓稍有上升,只要不高于2.75V,就不會(huì)再輸出低.


根據(jù)上面的分析,利用遲滯比較器設(shè)計(jì)以下的欠壓保護(hù)電路:

欠壓保護(hù)電路


D1是2.5V穩(wěn)壓二極管,可以用高精度的TL431替換.

U1A是運(yùn)放LM339,輸出高時(shí)為開漏,所以輸出通過R4上拉至電源,

R3是正反饋電阻,用于實(shí)現(xiàn)遲滯效果.

可調(diào)電阻R8用來調(diào)節(jié)保護(hù)電壓,如果12V的保護(hù)電壓,可以將可調(diào)電阻的比例設(shè)置為20%左右.

Q1的用來做開關(guān)控制用的PNP三極管,如果負(fù)載電流大,可以用PMOS替換.

如果我們把可調(diào)電阻的比例設(shè)到20%,比較基準(zhǔn)電壓為2.5/20%=12.5V

根據(jù)電壓疊加原理,當(dāng)比較器輸出低時(shí),2.5V穩(wěn)壓值在同相端的分壓為,2.47V.

對(duì)應(yīng)電源電壓為2.47/20%=12.35V.

當(dāng)比較器輸出高時(shí),電源電壓為12V,同相端的電壓大概為2.585V.

對(duì)應(yīng)電源電壓為12.9V.

也就是當(dāng)電源電壓從0V上升,到12.9V以上時(shí),Q1導(dǎo)通,電源打開,負(fù)載開始工作.當(dāng)電源電壓從12.9V以上,下降到12.35V以下時(shí),Q1截止,電源關(guān)閉,負(fù)載結(jié)束工作.

所以該電路的滯回范圍為12.9-12.35=0.55V.



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