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分享:簡單低成本的開關(guān)電源保護電路設(shè)計

發(fā)布時間:2013-10-18 責任編輯:eliane

【導讀】開關(guān)電源的作用越來越重要,為使電源在突發(fā)故障情況下安全可靠地工作,需要加入各種保護電路,本文設(shè)計的一種基于LM339電壓比較器來完成開關(guān)電源的過、欠壓及過熱保護電路,不僅使保護電路更加簡單,同時大大降低了成本。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展,電力電子設(shè)備與們的工作、生活的關(guān)系日益密切,而電子設(shè)備都離不開可靠的電源,因此開關(guān)電源開始發(fā)揮著越來越重要的作用。同時隨著許多高新技術(shù)的發(fā)展,開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新。開關(guān)電源的設(shè)計要以安全性、可靠性為首要原則,在各種指標滿足正常使用要求的條件下,為使電源在突發(fā)故障情況下安全可靠地工作,需要加入各種保護電路,保護開關(guān)電源本身不致因過、欠壓而損壞。保護電路是否可靠,與開關(guān)電源的安全運行至關(guān)重要。

本文通過對單結(jié)晶體管與晶閘管組合構(gòu)成的電壓保護電路構(gòu)成的電壓保護電路工作原理的分析,提出一種利用LM339電壓比較器來完成開關(guān)電源的過、欠壓及過熱保護電路,使得保護電路更加簡單,成本大大降低。

單結(jié)晶體管和晶閘管過、欠壓保護

單結(jié)晶體管和晶閘管過、欠壓保護電路是在開關(guān)電源的輸入端并聯(lián)一晶閘管,當開關(guān)電源的電壓某種原因產(chǎn)生過、欠壓時,通過檢測放大電路對晶閘管提供信號,使得晶閘管導通而使斷路器跳閘,達到保護的目的。此保護電路適用于小功率場合的電源,而且當輸入電壓欠壓時,由于電容C上的電壓不能突變,其上仍有欠壓時的充電電壓,還會保持導通,且含有體積大,響應時間長,價格貴的大功率繼電器或斷路器。

基于LM339比較器的過壓、欠壓和過熱綜合保護

除了電子元器件自身特性之外,溫度也是影響開關(guān)電源可靠性的重要因素之一。電源設(shè)備可靠性設(shè)計技術(shù)統(tǒng)計資料表明,電子元器件溫度每升高2℃,可靠性下降10%;溫升50℃時的壽命只有溫升25℃時的1/6。為了避免開關(guān)電源的元器件因過熱造成損壞,在開關(guān)電源中設(shè)置過熱保護電路也是必要的。

簡單低成本的開關(guān)電源保護電路設(shè)計
圖1:過壓、欠壓、過熱保護電路

圖1電路是利用一個四比較器LM339與幾個分立電子元器件構(gòu)成的過壓、欠壓、過熱保護電路。

開關(guān)電源保護電路工作原理

輸入電壓可以由交流電源整流濾波后取得,它表明的是輸入開關(guān)電源電壓的變化。調(diào)整Rp2可以調(diào)節(jié)過壓、欠壓動作的電壓閾值。N1欠為壓比較器,當輸入電平(Vc《Va)時,比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動信號。N2為過壓比較器,當輸入高電平(Vc》Vb)時,比較器輸出的也是低電平,因而驅(qū)動信號也被封鎖。當對比的信號電壓Vc位于門限電壓之間(Va《Vc《Vb)時,輸出高電平,開關(guān)電源正常工作。

窗口電壓:ΔV=Vb-Va

此電壓是用來判斷輸入信號電壓是否位于設(shè)定的動作電壓閾值之間。器件R5,C、D組成延時電路,防止在通電瞬間,沖擊電壓過高,開關(guān)電源還未工作,而造成而過壓誤保護,致使開關(guān)電源無法啟動。N3為過熱比較器,N3的反相輸入加一個固定的參考電壓,它的阻值取決于R3。同相端的電壓就等于Rt的電壓降(Rt為負溫度系數(shù)的熱敏電阻),Rt與R7串聯(lián)構(gòu)成分壓器,適當選取R7的阻值,使N3在可靠的溫度閾值動作。當溫度高于溫度閾值時,Rt阻值下降,N3的“+”端電壓小于“-”端電壓,N3反轉(zhuǎn),輸出為低電平。比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動信號;N4用于外部故障應急關(guān)機,當其正向端輸入低電平時,比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動信號。由于四個比較器的輸出端是并聯(lián)的,無論是過壓、欠壓還是過熱任何一種故障發(fā)生,比較器輸出低電平,封鎖信號輸出,使電源停止工作,實現(xiàn)開關(guān)電源的保護。

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