幾種實(shí)用的直流開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)電路設(shè)計(jì)_第1頁(yè)
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幾種實(shí)用的直流開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)電路設(shè)計(jì)1、概述隨著科學(xué)技技術(shù)的發(fā)展,電電力電子設(shè)備備與人們的工工作、生活的的關(guān)系日益密密切,而電子子設(shè)備都離不不開(kāi)可靠的電電源,因此直直流開(kāi)關(guān)電源源開(kāi)始發(fā)揮著著越來(lái)越重要要的作用,并并相繼進(jìn)入各各種電子、電電器設(shè)備領(lǐng)域域,程控交換換機(jī)、通訊、電電子檢測(cè)設(shè)備備電源、控制制設(shè)備電源等等都已廣泛地地使用了直流流開(kāi)關(guān)電源[1-3]。同時(shí)隨著著許多高新技技術(shù),包括高高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技技術(shù)、功率因因數(shù)校正技術(shù)術(shù)、同步整流流技術(shù)、智能能化技術(shù)、表表面安裝技術(shù)術(shù)等技術(shù)的發(fā)發(fā)展,開(kāi)關(guān)電電源技術(shù)在不不斷地創(chuàng)新,這這為直流開(kāi)關(guān)關(guān)電源提供了了廣泛的發(fā)展展空間。但是是由于開(kāi)關(guān)電電源中控制電電路比較復(fù)雜雜,晶體管和和集成器件耐耐受電、熱沖沖擊的能力較較差,在使用用過(guò)程中給用用戶帶來(lái)很大大不便。為了了保護(hù)開(kāi)關(guān)電電源自身和負(fù)負(fù)載的安全,根根據(jù)了直流開(kāi)開(kāi)關(guān)電源的原原理和特點(diǎn),設(shè)設(shè)計(jì)了過(guò)熱保保護(hù)、過(guò)電流流保護(hù)、過(guò)電電壓保護(hù)以及及軟啟動(dòng)保護(hù)護(hù)電路。2、開(kāi)關(guān)關(guān)電源的原理理及特點(diǎn)2.1工作作原理直流開(kāi)關(guān)電電源由輸入部部分、功率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換部分、輸輸出部分、控控制部分組成成。功率轉(zhuǎn)換換部分是開(kāi)關(guān)關(guān)電源的核心心,它對(duì)非穩(wěn)穩(wěn)定直流進(jìn)行行高頻斬波并并完成輸出所所需要的變換換功能。它主主要由開(kāi)關(guān)三三極管和高頻頻變壓器組成成。圖1畫(huà)出了直流流開(kāi)關(guān)電源的的原理圖及等等效原理框圖圖,它是由全全波整流器,開(kāi)開(kāi)關(guān)管V,激勵(lì)信號(hào)號(hào),續(xù)流二極極管Vp,儲(chǔ)能電感感和濾波電容容C組成。實(shí)際際上,直流開(kāi)開(kāi)關(guān)電源的核核心部分是一一個(gè)直流變壓壓器。2.2特點(diǎn)點(diǎn)為了適應(yīng)用用戶的需求,國(guó)國(guó)內(nèi)外各大開(kāi)開(kāi)關(guān)電源制造造商都致力于于同步開(kāi)發(fā)新新型高智能化化的元器件,特特別是通過(guò)改改善二次整流流器件的損耗耗,并在功率率鐵氧體(Mn-ZZn)材料上加大大科技創(chuàng)新,以以提高在高頻頻率和較大磁磁通密度下獲獲得高的磁性性能,同時(shí)SMT技術(shù)的應(yīng)用用使得開(kāi)關(guān)電電源取得了長(zhǎng)長(zhǎng)足的進(jìn)展,在在電路板兩面面布置元器件件,以確保開(kāi)開(kāi)關(guān)電源的輕輕、小、薄。因因此直流開(kāi)關(guān)關(guān)電源的發(fā)展展趨勢(shì)是高頻頻、高可靠、低低耗、低噪聲聲、抗干擾和和模塊化。直流開(kāi)關(guān)電電源的缺點(diǎn)是是存在較為嚴(yán)嚴(yán)重的開(kāi)關(guān)干干擾,適應(yīng)惡惡劣環(huán)境和突突發(fā)故障的能能力較弱。由由于國(guó)內(nèi)微電電子技術(shù)、阻阻容器件生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)以及磁磁性材料技術(shù)術(shù)與一些技術(shù)術(shù)先進(jìn)國(guó)家還還有一定的差差距,因此直直流開(kāi)關(guān)電源源的制作技術(shù)術(shù)難度大、維維修麻煩和造造價(jià)成本較高高,3、直流開(kāi)開(kāi)關(guān)電源的保保護(hù)基于直流開(kāi)開(kāi)關(guān)電源的特特點(diǎn)和實(shí)際的的電氣狀況,為為使直流開(kāi)關(guān)關(guān)電源在惡劣劣環(huán)境及突發(fā)發(fā)故障情況下下安全可靠地地工作,本文文根據(jù)不同的的情況設(shè)計(jì)了了多種保護(hù)電電路。3.1過(guò)電電流保護(hù)電路路在直流開(kāi)關(guān)關(guān)電源電路中中,為了保護(hù)護(hù)調(diào)整管在電電路短路、電電流增大時(shí)不不被燒毀。其其基本方法是是,當(dāng)輸出電電流超過(guò)某一一值時(shí),調(diào)整整管處于反向向偏置狀態(tài),從從而截止,自自動(dòng)切斷電路路電流。如圖1所示,過(guò)電電流保護(hù)電路路由三極管BG2和分壓電阻R4、R5組成。電路路正常工作時(shí)時(shí),通過(guò)R4與R5的壓作用,使使得BG2的基極電位位比發(fā)射極電電位高,發(fā)射射結(jié)承受反向向電壓。于是是BG2處于截止?fàn)顮顟B(tài)(相當(dāng)于開(kāi)路),對(duì)穩(wěn)壓電電路沒(méi)有影響響。當(dāng)電路短短路時(shí),輸出出電壓為零,BG2的發(fā)射極相相當(dāng)于接地,則BG2處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路),從而使調(diào)整管BG1基極和發(fā)射極近于短路,而處于截止?fàn)顟B(tài),切斷電路電流,從而達(dá)到保護(hù)目的。3.2過(guò)電壓壓保護(hù)電路直流開(kāi)關(guān)電電源中開(kāi)關(guān)穩(wěn)穩(wěn)壓器的過(guò)電電壓保護(hù)包括括輸入過(guò)電壓壓保護(hù)和輸出出過(guò)電壓保護(hù)護(hù)。如果開(kāi)關(guān)關(guān)穩(wěn)壓器所使使用的未穩(wěn)壓壓直流電源(諸如蓄電池池和整流器)的電壓如果果過(guò)高,將導(dǎo)致開(kāi)關(guān)關(guān)穩(wěn)壓器不能能正常工作,甚至損壞內(nèi)內(nèi)部器件,因此開(kāi)關(guān)電電源中有必要要使用輸入過(guò)過(guò)電壓保護(hù)電電路。圖3為用晶體管管和繼電器所所組成的保護(hù)護(hù)電路,在該該電路中,當(dāng)當(dāng)輸入直流電電源的電壓高高于穩(wěn)壓二極極管的擊穿電電壓值時(shí),穩(wěn)穩(wěn)壓管擊穿,有有電流流過(guò)電電阻R,使晶體管T導(dǎo)通,繼電電器動(dòng)作,常常閉接點(diǎn)斷開(kāi)開(kāi),切斷輸入入。輸入電源源的極性保護(hù)護(hù)電路可以跟跟輸入過(guò)電壓壓保護(hù)結(jié)合在在一起,構(gòu)成極性保保護(hù)鑒別與過(guò)過(guò)電壓保護(hù)電電路。3.3軟軟啟動(dòng)保護(hù)電電路開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電電源的電路比比較復(fù)雜,開(kāi)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的的輸入端一般般接有小電感感、大電容的的輸入濾波器器。在開(kāi)機(jī)瞬瞬間,濾波電容器器會(huì)流過(guò)很大大的浪涌電流流,這個(gè)浪涌電電流可以為正正常輸入電流流的數(shù)倍。這這樣大的浪涌涌電流會(huì)使普普通電源開(kāi)關(guān)關(guān)的觸點(diǎn)或繼繼電器的觸點(diǎn)點(diǎn)熔化,并使輸入保保險(xiǎn)絲熔斷。另另外,浪涌電電流也會(huì)損害害電容器,使之壽命縮縮短,過(guò)早損壞。為為此,開(kāi)機(jī)時(shí)應(yīng)該該接入一個(gè)限限流電阻,通過(guò)這個(gè)限限流電阻來(lái)對(duì)對(duì)電容器充電電。為了不使使該限流電阻阻消耗過(guò)多的的功率,以致致影響開(kāi)關(guān)穩(wěn)穩(wěn)壓器的正常常工作,而在開(kāi)機(jī)暫暫態(tài)過(guò)程結(jié)束束后,用一個(gè)個(gè)繼電器自動(dòng)動(dòng)短接它,使直流電源源直接對(duì)開(kāi)關(guān)關(guān)穩(wěn)壓器供電電,這種電路路稱之謂直流流開(kāi)關(guān)電源的的“軟啟動(dòng)”電路。如圖4(aa)所示,在電電源接通瞬間間,輸入電壓壓經(jīng)整流橋(D1~D4)和限流電阻R1對(duì)電容器C充電,限制制浪涌電流。當(dāng)當(dāng)電容器C充電到約80%額定電壓時(shí)時(shí),逆變器正正常工作。經(jīng)經(jīng)主變壓器輔輔助繞組產(chǎn)生生晶閘管的觸觸發(fā)信號(hào),使使晶閘管導(dǎo)通通并短路限流流電阻R1,開(kāi)關(guān)電源源處于正常運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)。為為了提高延遲遲時(shí)間的準(zhǔn)確確性及防止繼繼電器動(dòng)作抖抖動(dòng)振蕩,延延遲電路可采采用圖4(b)所示電路替替代RC延遲電路。3.4過(guò)熱熱保護(hù)電路直流開(kāi)關(guān)電電源中開(kāi)關(guān)穩(wěn)穩(wěn)壓器的高集集成化和輕量量小體積,使使其單位體積積內(nèi)的功率密密度大大提高高,因此如果果電源裝置內(nèi)內(nèi)部的元器件件對(duì)其工作環(huán)環(huán)境溫度的要要求沒(méi)有相應(yīng)應(yīng)提高,必然然會(huì)使電路性性能變壞,元元器件過(guò)早失失效。因此在在大功率直流流開(kāi)關(guān)電源中中應(yīng)該設(shè)過(guò)熱熱保護(hù)電路。本文采用溫溫度繼電器來(lái)來(lái)檢測(cè)電源裝裝置內(nèi)部的溫溫度,當(dāng)電源源裝置內(nèi)部產(chǎn)產(chǎn)生過(guò)熱時(shí),溫溫度繼電器就就動(dòng)作,使整整機(jī)告警電路路處于告警狀狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)電源的過(guò)熱熱保護(hù)。如圖圖5(a)所示,在保保護(hù)電路中將將P型控制柵熱熱晶閘管放置置在功率開(kāi)關(guān)關(guān)三極管附近近,根據(jù)TT102的特性(由Rr值確定該器器件的導(dǎo)通溫溫度,Rr越大,導(dǎo)通通溫度越低),當(dāng)功率管管的管殼溫度度或者裝置內(nèi)內(nèi)部的溫度超超過(guò)允許值時(shí)時(shí),熱晶閘管管就導(dǎo)通,使使發(fā)光二極管管發(fā)亮告警。倘倘若配合光電電耦合器,就就可使整機(jī)告告警電路動(dòng)作作,保護(hù)開(kāi)關(guān)關(guān)電源。該電電路還可以設(shè)設(shè)計(jì)成如圖5(b)所示,用作作功率晶體管管的過(guò)熱保護(hù)護(hù),晶體開(kāi)關(guān)關(guān)管的基極電電流被N型控制柵熱熱晶閘管TT201旁路,開(kāi)關(guān)關(guān)管截止,切切斷集電極電電流,防止過(guò)熱。4小結(jié)文中主要討討論了直流開(kāi)開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部部器件的各種種保護(hù)方式,并并介紹了一些些具體電路。對(duì)對(duì)一個(gè)給定的的直流開(kāi)關(guān)電電源來(lái)說(shuō),保保護(hù)電路是否

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