開關(guān)電源保護(hù)電路(2)

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1、開關(guān)電源保護(hù)電路程偉，李定宣(合肥三宇電器技術(shù)研究所，安徽?合肥?230088）摘要：為使開關(guān)電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障狀況下安全可靠，提出了幾種實(shí)用的保護(hù)電路，并對電路的工作原理進(jìn)行了詳盡分析。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；保護(hù)電路；可靠性　　1???引言???評價(jià)開關(guān)電源的質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)該是以安全性、可靠性為第一原則。在電氣技術(shù)指標(biāo)滿足正常使用要求的條件下，為使電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，必須設(shè)計(jì)多種保護(hù)電路，比如防浪涌的軟啟動，防過壓、欠壓、過熱、過流、短路、缺相等保護(hù)電路。2???開關(guān)電源常用的幾種保護(hù)電路2.1??

2、?防浪涌軟啟動電路???開關(guān)電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流，特別是大功率開關(guān)電源，采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達(dá)100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流，重者往往會導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷或合閘開關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會使空氣開關(guān)合不上閘。上述現(xiàn)象均會造成開關(guān)電源無法正常工作，為此幾乎所有的開關(guān)電源都設(shè)置了防止流涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運(yùn)行。???圖1是采用晶閘管V和限流電阻R1組成的防浪涌電流電

3、路。在電源接通瞬間，輸入電壓經(jīng)整流橋（D1～D4）和限流電阻R1對電容器C充電，限制浪涌電流。當(dāng)電容器C充電到約80％額定電壓時，逆變器正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R1，開關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)。圖1???采用晶閘管和限流電阻組成的軟啟動電路???圖2是采用繼電器K1和限流電阻R1構(gòu)成的防浪涌電流電路。電源接通瞬間，輸入電壓經(jīng)整流（D1～D4）和限流電阻R1對濾波電容器C1充電，防止接通瞬間的浪涌電流，同時輔助電源Vcc經(jīng)電阻R2對并接于繼電器K1線包的電容器C2充電，當(dāng)C2上

4、的電壓達(dá)到繼電器K1的動作電壓時，K1動作，其觸點(diǎn)K1.1閉合而旁路限流電阻R1，電源進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。限流的延遲時間取決于時間常數(shù)（R2C2），通常選取為0.3～0.5s。為了提高延遲時間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動作抖動振蕩，延遲電路可采用圖3所示電路替代RC延遲電路。圖2???采用繼電器K1和限流電阻構(gòu)成的軟啟動電路圖3???替代RC的延遲電路2.2???過壓、欠壓及過熱保護(hù)電路???進(jìn)線電源過壓及欠壓對開關(guān)電源造成的危害，主要表現(xiàn)在器件因承受的電壓及電流應(yīng)力超出正常使用的范圍而損壞，同時因電氣性能指標(biāo)被破壞而不能滿足要求。

5、因此對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過壓、欠壓保護(hù)以提高電源的可靠性和安全性。???溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素。根據(jù)有關(guān)資料分析表明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10％，溫升50℃時的工作壽命只有溫升25℃時的1/6，為了避免功率器件過熱造成損壞，在開關(guān)電源中亦需要設(shè)置過熱保護(hù)電路。???圖4是僅用一個4比較器LM339及幾個分立元器件構(gòu)成的過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路。取樣電壓可以直接從輔助控制電源整流濾波后取得，它反映輸入電源電壓的變化，比較器共用一個基準(zhǔn)電壓，N1.1為欠壓比較器，N1.2為過壓

6、比較器，調(diào)整R1可以調(diào)節(jié)過、欠壓的動作閾值。N1.3為過熱比較器，RT為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它與R7構(gòu)成分壓器，緊貼于功率開關(guān)器件IGBT的表面，溫度升高時，RT阻值下降，適當(dāng)選取R7的阻值，使N1.3在設(shè)定的溫度閾值動作。N1.4用于外部故障應(yīng)急關(guān)機(jī)，當(dāng)其正向端輸入低電平時，比較器輸出低電平封鎖PWM驅(qū)動信號。由于4個比較器的輸出端是并聯(lián)的，無論是過壓、欠壓、過熱任何一種故障發(fā)生，比較器輸出低電平，封鎖驅(qū)動信號使電源停止工作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。如將電路稍加變動，亦可使比較器輸出高電平封鎖驅(qū)動信號。圖4???過壓、欠壓、過熱保護(hù)電

7、路2.3???缺相保護(hù)電路???由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線不可靠，開關(guān)電源有時會出現(xiàn)缺相運(yùn)行的情況，且掉相運(yùn)行不易被及時發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源處于缺相運(yùn)行時，整流橋某一臂無電流，而其它臂會嚴(yán)重過流造成損壞，同時使逆變器工作出現(xiàn)異常，因此必須對缺相進(jìn)行保護(hù)。檢測電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測電路。由于電流互感器檢測成本高、體積大，故開關(guān)電源中一般采用電子缺相保護(hù)電路。圖5是一個簡單的電子缺相保護(hù)電路。三相平衡時，R1～R3結(jié)點(diǎn)H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當(dāng)缺相時，H點(diǎn)電位抬高，光耦輸出高電平，經(jīng)比較器進(jìn)行比較，輸出

8、低電平，封鎖驅(qū)動信號。比較器的基準(zhǔn)可調(diào)，以便調(diào)節(jié)缺相動作閾值。該缺相保護(hù)適用于三相四線制，而不適用于三相三線制。電路稍加變動，亦可用高電平封鎖PWM信號。圖5???三相四線制的缺相保護(hù)電路???圖6是一種用于三相三線制電源缺相保護(hù)電路，A、B、C缺任何一相，光耦器輸出電平低于比較器的反相輸