直流电源的四种常见电路保护方法
文章来源:苏州欧斯姆电源 浏览:1755 发表时间:2023-3-1
2、过电流保护:当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时,会引起流过稳压器中开关三极管的电流过大,使管子功耗增大,发热,若没有过流保护装置,大功率开关三极管就有可能损坏。故而在开关稳压器中过电流保护是常用的。经济简便的方法是用保险丝。由于晶体管的热容量小,普通保险丝一般不能起到保护作用,常用的是快速熔断保险丝。这种方法具有保护容易的优点,但是,需要根据具体开关三极管的安全工作区要求来选择保险丝的规格。这种过流保护措施的缺点是带来经常更换保险丝的不便。
在线性稳压器中常用的限流保护和电流截止保护在开关稳压器中均能应用。但是,根据开关稳压器的特点,这种保护电路的输出不能直接控制开关三极管,而必须使过电流保护的输出转换为脉冲指令,去控制调制器以保护开关三极管。为了实现过电流保护一般均需要用取样电阻串联在电路中,这会影响电源的效率,因此多用于小功率开关稳压器的场合。而在大功率的开关稳压电源中,考虑到功耗,应尽量避免取样电阻的接入。因此,通常将过电流保护转换为过、欠电压保护。
3、过热保护:开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求也相应提高。否则,会使电路性能变坏,元器件过早失效。因此在大功率开关稳压器中应该设过热保护。
采用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警状态,实现对电源的过热保护。亦可将温度继电器置于开关三极管的附近,一般大功率管允许的高管壳温度是75℃,调节温度整定值为60℃。当管壳温度超过允许值后继电器就切断电器,对开关管进行保护。半导体热敏开关器件“热晶闸管”在超温保护方面有重要作用。它可以用作温度指示电路。根据p型控制栅热晶闸管(TT102)的特性,由RT值确定该器件的导通温度,RT越大,导通温度越低。当将其放置功率开关三极管附近,或在电源装置内时,它就能起到温度指示作用。当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器,就可使整机告警电路动作,保护开关稳压器。它亦可以象图8(b)那样用作功率晶体管的过热保护,晶体开关管的基极电流被n控制栅型热晶闸管TT201旁路,开关管截止,切断集电极电流,防止过热。
4、程序保护:开关稳压电源的电路比较复杂,基本上可以分为小功率的控制部分和大功率的开关部分。开关晶体管则属大功率,为保护开关晶体管在开启或关断电源时的安全,必须先让调制器、放大器等小功率的控制电路工作。为此,要保证正确的开机程序。开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,如图2所示。这种电路称之谓开关稳压器的“软启动”电路。
开关稳压器的控制电路中的逻辑组件或者运算放大器需用辅助电源供电。为此,辅助电源必须先于 开关电路工作。这可用开机程序控制电路来保证。一般的开机程序是:输 入电源的极性鉴别,电压保护→开机程 序电路工作→辅助电源工作并通过限流电阻 R对开关稳压器的输入电容器C充电→ 开关稳压器的调制电路工作,短路限流电阻→开关稳压器 稳定工作。
在开关稳压器中,刚开机时,因为其输出电容容量大,充到额定输出电压值需要一定时间。在这段时间内,取样放大器输入低的输出电压采样,根据系统闭环调节特性将迫使开关三极管的导通时间加长,这样一来,开关三极管就会在这段期间内趋于连续导通,而容易损坏。为此,要求在开机这一段时间内,开关调制电路输出给开关三极管基极的脉宽调制驱动信号,能保证开关三极管由截止逐渐趋于正常的开关状态,故而要加设开机保护以配合软启动。