中心議題:

• 開關電源的過流保護電路技術

解決方案:

• 采用電流傳感器進行電流檢測
• 啟動浪涌電流限制電路
• 采用基極驅動電路的限流電路
• 通過檢測IGBT的Vce的技術

開關電源作為現代電子產品的供電設備，不僅其性能要滿足供電設備的需求，自身保護措施也很關鍵。為了提高開關電源的可靠性，使其能夠在惡劣環境以及突發故障情況下安全可靠地工作，需要設計合理的保護電路。

1 開關電源常用過流保護電路

1．1 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轉換成電壓，該電壓直流化后，由電壓比較器與設定值相比較，若直流電壓大于設定值，則發出辨別信號。但是這種檢測傳感器一般多用于監視感應電源的負載電流，為此需采取如下措施。由于感應電源啟動時，啟動電流為額定值的數倍，與啟動結束時的電流相比大得多，所以在單純監視電流電瓶的情況下，感應電源啟動時應得到必要的輸出信號，必須用定時器設定禁止時間，使感應電源啟動結束前不輸出不必要的信號，定時結束后，轉入預定的監視狀態。



1．2 啟動浪涌電流限制電路
   
開關電源在加電時，會產生較高的浪涌電流，因此必須在電源的輸入端安裝防止浪涌電流的軟啟動裝置，才能有效地將浪涌電流減小到允許的范圍內。浪涌電流主要是由濾波電容充電引起，在開關管開始導通的瞬間，電容對交流呈現出較低的阻抗。如果不采取任何保護措施，浪涌電流可接近數百A。 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并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是為了防止浪涌電流的沖擊。合閘時Rsc限制了電容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硅等電路來短接Rsc。當合閘時，由于可控硅截止，通過Rsc對電容C進行充電，經一段時間后，觸發可控硅導通，從而短接了限流電阻Rsc。
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1．3 采用基極驅動電路的限流電路
   
在一般情況下，利用基極驅動電路將電源的控制電路和開關晶體管隔離開。控制電路與輸出電路共地，限流電路可以直接與輸出電路連接，工作原理如圖3所示，當輸出過載或者短路時，V1導通，R3兩端電壓增大，并與比較器反相端的基準電壓比較。控制PWM信號通斷。

1．4 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，并具有內部延遲功能，可以消除干擾產生的誤動作。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，而是經快速恢復二極管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沖損壞IGBT器件。

2 結束語
   
近年來，開關電源的應用廣泛，對其可靠性也有了更高的要求。一旦電子產品出現了故障，如果電子產品輸入端短路或者輸出端開路，則電源必須關閉其輸出電壓，才能保護功率MOSFET和輸出端設備等不被燒毀，否則可能引起電子產品的進一步損壞，甚至引起操作人員的觸電及火災等。所以開關電源的過流保護功能一定要完善。