第一篇：開關(guān)電源保護(hù)電路_電源技術(shù)概要
開關(guān)電源保護(hù)電路_電源技術(shù)概要
評(píng)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(dòng)，防過壓、欠壓、過熱、過流、短路、缺相等保護(hù)電路。開關(guān)電源常用的幾種保護(hù)電路 2.1 防浪涌軟啟動(dòng)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(huì)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(huì)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(huì)使空氣開關(guān)合不上閘。上述現(xiàn)象均會(huì)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(dòng)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(duì)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(shí)，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(hào)，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(dòng)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(duì)濾波電容器C1充電，防止接通瞬間的浪涌電流，同時(shí)輔助電源Vcc經(jīng)電阻R2對(duì)并接于繼電器K1線包的電容器C2充電，當(dāng)C2上的電壓達(dá)到繼電器K1的動(dòng)作電壓時(shí)，K1動(dòng)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(shí)間取決于時(shí)間常數(shù)（R2C2），通常選取為0.3～0.5s。為了提高延遲時(shí)間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動(dòng)作抖動(dòng)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(dòng)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(duì)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(shí)因電氣性能指標(biāo)被破壞而不能滿足要求。因此對(duì)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(shí)的工作壽命只有溫升25℃時(shí)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(gè)4比較器LM339及幾個(gè)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(gè)基準(zhǔn)電壓，N1.1為欠壓比較器，N1.2為過壓比較器，調(diào)整R1可以調(diào)節(jié)過、欠壓的動(dòng)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(shí)，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(dòng)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(shí)，比較器輸出低電平封鎖PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于4個(gè)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(dòng)信號(hào)使電源停止工作，實(shí)現(xiàn)保護(hù)。如將電路稍加變動(dòng)，亦可使比較器輸出高電平封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖4 過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路
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(shí)會(huì)出現(xiàn)缺相運(yùn)行的情況，且掉相運(yùn)行不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源處于缺相運(yùn)行時(shí)，整流橋某一臂無電流，而其它臂會(huì)嚴(yán)重過流造成損壞，同時(shí)使逆變器工作出現(xiàn)異常，因此必須對(duì)缺相進(jìn)行保護(hù)。檢測(cè)電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測(cè)電路。由于電流互感器檢測(cè)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(gè)簡(jiǎn)單的電子缺相保護(hù)電路。三相平衡時(shí)，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(shí)，H點(diǎn)電位抬高，光耦輸出高電平，經(jīng)比較器進(jìn)行比較，輸出低電平，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。比較器的基準(zhǔn)可調(diào)，以便調(diào)節(jié)缺相動(dòng)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(dòng)，亦可用高電平封鎖PWM信號(hào)。
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入端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出低電平，封鎖PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)閉電源。比較器輸入極性稍加變動(dòng)，亦可用高電平封鎖PWM信號(hào)。這種缺相保護(hù)電路采用光耦隔離強(qiáng)電，安全可靠，RP1、RP2用于調(diào)節(jié)缺相保護(hù)動(dòng)作閾值。
圖6 三相三線制的缺相保護(hù)電路
2.4 短路保護(hù)
開關(guān)電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴(yán)重的故障，短路保護(hù)是否可靠，是影響開關(guān)電源可靠性的重要因素。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，是目前中、大功率開關(guān)電源最普遍使用的電力電子開關(guān)器件。IGBT能夠承受的短路時(shí)間取決于它的飽和壓降和短路電流的大小，一般僅為幾μs至幾十μs。短路電流過大不僅使短路承受時(shí)間縮短，而且使關(guān)斷時(shí)電流下降率di/dt過大，由于漏感及引線電感的存在，導(dǎo)致IGBT集電極過電壓，該過電壓可在器件內(nèi)部產(chǎn)生擎住效應(yīng)使IGBT鎖定失效，同時(shí)高的過電壓會(huì)使IGBT擊穿。因此，當(dāng)出現(xiàn)短路過流時(shí)，必須采取有效的保護(hù)措施。為了實(shí)現(xiàn)IGBT的短路保護(hù)，則必須進(jìn)行過流檢測(cè)。適用IGBT過流檢測(cè)的方法，通常是采用霍爾電流傳感器直接檢測(cè)IGBT的電流Ic，然后與設(shè)定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)斷；或者采用間接電壓法，檢測(cè)過流時(shí)IGBT的電壓降Vce，因?yàn)楣軌航岛卸搪冯娏餍畔ⅲ^流時(shí)Vce增大，且基本上為線性關(guān)系，檢測(cè)過流時(shí)的Vce并與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷。
在短路電流出現(xiàn)時(shí)，為了避免關(guān)斷電流的di/dt過大形成過電壓，導(dǎo)致IGBT鎖定無效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常采用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合保護(hù)技術(shù)。在檢測(cè)到過流信號(hào)后首先是進(jìn)入降柵保護(hù)程序，以降低故障電流的幅值，延長(zhǎng)IGBT的短路承受時(shí)間。在降柵動(dòng)作后，設(shè)定一個(gè)固定延遲時(shí)間用以判斷故障電流的真實(shí)性，如在延遲時(shí)間內(nèi)故障消失則柵壓自動(dòng)恢復(fù)，如故障仍然存在則進(jìn)行軟關(guān)斷程序，使柵壓降至0V以下，關(guān)斷IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于在降柵壓程序階段集電極電流已減小，故軟關(guān)斷時(shí)不會(huì)出現(xiàn)過大的短路電流下降率和過高的過電壓。采用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)保護(hù)，使故障電流的幅值和下降率都能受到限制，過電壓降低，IGBT的電流、電壓運(yùn)行軌跡能保證在安全區(qū)內(nèi)。
在設(shè)計(jì)降柵壓保護(hù)電路時(shí)，要正確選擇降柵壓幅度和速度，如果降柵壓幅度大（比如7.5V），降柵壓速度不要太快，一般可采用2μs下降時(shí)間的軟降柵壓，由于降柵壓幅度大，集電極電流已經(jīng)較小，在故障狀態(tài)封鎖柵極可快些，不必采用軟關(guān)斷；如果降柵壓幅度較?。ū热?V以下），降柵速度可快些，而封鎖柵壓的速度必須慢，即采用軟關(guān)斷，以避免過電壓發(fā)生。
為了使電源在短路故障狀態(tài)不中斷工作，又能避免在原工作頻率下連續(xù)進(jìn)行短路保護(hù)產(chǎn)生熱積累而造成IGBT損壞，采用降柵壓保護(hù)即可不必在一次短路保護(hù)立即封鎖電路，而使工作頻率降低（比如1Hz左右），形成間歇“打嗝”的保護(hù)方法，故障消除后即恢復(fù)正常工作。
下面介紹幾種IGBT短路保護(hù)的實(shí)用電路及工作原理。
圖7是利用IGBT過流時(shí)Vce增大的原理進(jìn)行保護(hù)的電路，用于專用驅(qū)動(dòng)器EXB841。EXB841內(nèi)部電路能很好地完成降柵及軟關(guān)斷，并具有內(nèi)部延遲功能，以消除干擾產(chǎn)生的誤動(dòng)作。含有IGBT過流信息的Vce不直接送至EXB841的集電極電壓監(jiān)視腳6，而是經(jīng)快速恢復(fù)二極管VD1，通過比較器IC1輸出接至EXB841的腳6，其目的是為了消除VD1正向壓降隨電流不同而異，采用閾值比較器，提高電流檢測(cè)的準(zhǔn)確性。如果發(fā)生過流，驅(qū)動(dòng)器EXB841的低速切斷電路慢速關(guān)斷IGBT，以避免集電極電流尖峰脈沖損壞IGBT器件。
圖7 采用IGBT過流時(shí)Vce增大的原理進(jìn)行保護(hù)
圖8是利用電流傳感器進(jìn)行過流檢測(cè)的IGBT保護(hù)電路，電流傳感器（SC）初級(jí)（1匝）串接在IGBT的集電極電路中，次級(jí)感應(yīng)的過流信號(hào)經(jīng)整流后送至比較器IC1的同相輸入端，與反相端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，IC1的輸出送至具有正反饋的比較器IC2，其輸出接至PWM控制器UC3525的輸出控制腳10。不過流時(shí)，VA
(a)電路原理圖
(b)PWM控制電路的輸出驅(qū)動(dòng)波形圖
圖8 利用電流傳感器進(jìn)行過流檢測(cè)的IGBT保護(hù)電路
圖9是利用IGBT（V1）過流集電極電壓檢測(cè)和電流傳感器檢測(cè)的綜合保護(hù)電路，電路工作原理是：負(fù)載短路（或IGBT因其它故障過流）時(shí)，V1的Vce增大，V3門極驅(qū)動(dòng)電流經(jīng)R2，R3分壓器使V3導(dǎo)通，IGBT柵極電壓由VD3所限制而降壓，限制IGBT峰值電流幅度，同時(shí)經(jīng)R5C3延遲使V2導(dǎo)通，送去軟關(guān)斷信號(hào)。另一方面，在短路時(shí)經(jīng)電流傳感器檢測(cè)短路電流，經(jīng)比較器IC1輸出的高電平使V3導(dǎo)通進(jìn)行降柵壓，V2導(dǎo)通進(jìn)行軟關(guān)斷。
圖9 綜合過流保護(hù)電路
圖10是應(yīng)用檢測(cè)IGBT集電極電壓的過流保護(hù)原理，采用軟降柵壓、軟關(guān)斷及降低工作頻率保護(hù)技術(shù)的短路保護(hù)電路。
圖10
正常工作狀態(tài)，驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)，光耦I(lǐng)C4不導(dǎo)通，V1，V3導(dǎo)通，輸出負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，光耦I(lǐng)C4導(dǎo)通，V1截止而V2導(dǎo)通，輸出正驅(qū)動(dòng)電壓，功率開關(guān)管V4工作在正常開關(guān)狀態(tài)。發(fā)生短路故障時(shí)，IGBT集電極電壓增大，由于Vce增大，比較器IC1輸出高電平，V5導(dǎo)通，IGBT實(shí)現(xiàn)軟降柵壓，降柵壓幅度由穩(wěn)壓管VD2決定，軟降柵壓時(shí)間由R6C1形成2μs。同時(shí)IC1輸出的高電平經(jīng)R7對(duì)C2進(jìn)行充電，當(dāng)C2上電壓達(dá)到穩(wěn)壓管VD4的擊穿電壓時(shí)，V6導(dǎo)通并由R9C3形成約3μs的軟關(guān)斷柵壓，軟降柵壓至軟關(guān)斷柵壓的延遲時(shí)間由時(shí)間常數(shù)R7C2決定，通常選取在5～15μs。
V5導(dǎo)通時(shí)，V7經(jīng)C4R10電路流過基極電流而導(dǎo)通約20μs，在降柵壓保護(hù)后將輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)閉鎖一段時(shí)間，不再響應(yīng)輸入端的關(guān)斷信號(hào)，以避免在故障狀態(tài)下形成硬關(guān)斷過電壓，使驅(qū)動(dòng)電路在故障存在的情況下能執(zhí)行一個(gè)完整的降柵壓和軟關(guān)斷保護(hù)過程。
V7導(dǎo)通時(shí)，光耦I(lǐng)C5導(dǎo)通，時(shí)基電路IC2的觸發(fā)腳2獲得負(fù)觸發(fā)信號(hào)，555輸出腳3輸出高電平，V9導(dǎo)通，IC3被封鎖，封鎖時(shí)間由定時(shí)元件R15C5決定（約1.2s），使工作頻率降至1Hz以下，驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)將工作在所謂的“打嗝”狀態(tài)，避免了發(fā)生短路故障后仍工作在原來的頻率下，連續(xù)進(jìn)行短路保護(hù)導(dǎo)致熱積累而造成IGBT損壞。只要故障消失，電路又能恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。結(jié)語 開關(guān)電源保護(hù)功能雖屬電源裝置電氣性能要求的附加功能，但在惡劣環(huán)境及意外事故條件下，保護(hù)電路是否完善并按預(yù)定設(shè)置工作，對(duì)電源裝置的安全性和可靠性至關(guān)重要。驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)對(duì)保護(hù)功能進(jìn)行驗(yàn)證。
開關(guān)電源的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)具有多樣性，但對(duì)具體電源裝置而言，應(yīng)選擇合理的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)，以使得在故障條件下真正有效地實(shí)現(xiàn)保護(hù)。
文中所述的保護(hù)電路可以靈活組合使用，以簡(jiǎn)化電路結(jié)構(gòu)和降低成本。
第二篇：LED開關(guān)電源保護(hù)電路介紹
LED開關(guān)電源保護(hù)電路介紹
一款好的LED開關(guān)電源除了需要穩(wěn)定、高效、可靠外，電路的各種保護(hù)措施也必須精心設(shè)計(jì)，以避免在復(fù)雜環(huán)境條件下能夠迅速的對(duì)電源電路和負(fù)載進(jìn)行有效保護(hù)，本文介紹LED開關(guān)電源的幾種常見保護(hù)電路。
1、過電流保護(hù)電路
在直流LED開關(guān)電源電路中，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀。其基本方法是，當(dāng)輸出電流超過某一值時(shí)，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動(dòng)切斷電路電流。如圖1所示，過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時(shí)，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路)，對(duì)穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時(shí)，輸出電壓為零，BG2 的發(fā)射極相當(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。
圖2：LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路
2、過電壓保護(hù)電路
直流LED開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源(諸如蓄電池和整流器)的電壓如果過高,將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此LED開關(guān)電源中有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。圖3為用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路，在該電路中，當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時(shí)，穩(wěn)壓管擊穿，有電流流過電阻R，使晶體管T導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，常閉接點(diǎn)斷開，切斷輸入。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。
圖3：LED開關(guān)電源輸入過電壓保護(hù)電路
3、軟啟動(dòng)保護(hù)電路
開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜，開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機(jī)瞬間,濾波電容器會(huì)流過很大的浪涌電流,這個(gè)浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會(huì)使普通電源開關(guān)的觸點(diǎn)或繼電器的觸點(diǎn)熔化,并使輸入保險(xiǎn)絲熔斷。另外，浪涌電流也會(huì)損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機(jī)時(shí)應(yīng)該接入一個(gè)限流電阻,通過這個(gè)限流電阻來對(duì)電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率，以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機(jī)暫態(tài)過程結(jié)束后，用一個(gè)繼電器自動(dòng)短接它,使直流電源直接對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器供電，這種電路稱之謂直流LED開關(guān)電源的“軟啟動(dòng)”電路。
如圖4(a)所示，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(duì)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(shí)，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(hào)，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R1，LED開關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)。為了提高延遲時(shí)間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動(dòng)作抖動(dòng)振蕩，延遲電路可采用圖4(b)所示電路替代RC延遲電路。
圖4：LED開關(guān)電源軟啟動(dòng)保護(hù)電路
4、過熱保護(hù)電路
直流LED開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內(nèi)的功率密度大大提高，因此如果電源裝置內(nèi)部的元器件對(duì)其工作環(huán)境溫度的要求沒有相應(yīng)提高，必然會(huì)使電路性能變壞，元器件過早失效。因此在大功率直流LED開關(guān)電源中應(yīng)該設(shè)過熱保護(hù)電路。
本文采用溫度繼電器來檢測(cè)電源裝置內(nèi)部的溫度，當(dāng)電源裝置內(nèi)部產(chǎn)生過熱時(shí)，溫度繼電器就動(dòng)作，使整機(jī)告警電路處于告警狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的過熱保護(hù)。如圖5(a)所示，在保護(hù)電路中將P型控制柵熱晶閘管放置在功率開關(guān)三極管附近，根據(jù)TT102的特性(由Rr值確定該器件的導(dǎo)通溫度，Rr越大，導(dǎo)通溫度越低)，當(dāng)功率管的管殼溫度或者裝置內(nèi)部的溫度超過允許值時(shí)，熱晶閘管就導(dǎo)通，使發(fā)光二極管發(fā)亮告警。倘若配合光電耦合器，就可使整機(jī)告警電路動(dòng)作，保護(hù)LED開關(guān)電源。該電路還可以設(shè)計(jì)成如圖5(b)所示，用作功率晶體管的過熱保護(hù)，晶體開關(guān)管的基極電流被N型控制柵熱晶閘管TT201旁路，開關(guān)管截止，切斷集電極電流,防止過熱。
圖5：LED開關(guān)電源過熱保護(hù)電路
第三篇：開關(guān)電源和模擬電源的區(qū)別
開關(guān)電源和模擬電源的區(qū)別
模擬電源：即變壓器電源，通過鐵芯、線圈來實(shí)現(xiàn)，線圈的匝數(shù)決定了兩端的電壓比，鐵芯的作用是傳遞變化磁場(chǎng)，(我國(guó))主線圈在50HZ頻率下產(chǎn)生了變化的磁場(chǎng)，這個(gè)變化的磁場(chǎng)通過鐵芯傳遞到副線圈，在副線圈里就產(chǎn)生了感應(yīng)電壓，于是變壓器就實(shí)現(xiàn)了電壓的轉(zhuǎn)變。
模擬電源的缺點(diǎn)：線圈、鐵芯本身是導(dǎo)體，那么它們?cè)谵D(zhuǎn)化電壓的過程中會(huì)由于自感電流而發(fā)熱(損耗)，所以變壓器的效率很低，一般不會(huì)超過35%。
音響器材功放中變壓器的應(yīng)用：大功率功放需要變壓器提供更多的功率輸出，那么，只有通過線圈匝數(shù)的增加、鐵芯體積的增大來實(shí)現(xiàn)，匝數(shù)和鐵芯體積的增加就會(huì)加重其損耗，所以，大功率功放的變壓器必須做的非常大，這樣就會(huì)導(dǎo)致：笨重，發(fā)熱量大。
開關(guān)電源：在電流進(jìn)入變壓器之前，通過晶體管的開關(guān)功能，將我們通常50HZ的電流頻率提升到數(shù)萬HZ，在這么高的頻率下，磁場(chǎng)變化頻率也達(dá)到幾萬HZ，那么，就可以減少線圈匝數(shù)、鐵芯體積獲得同樣的電壓轉(zhuǎn)化比，由于線圈匝數(shù)、鐵芯體積的減少，損耗大大降低，一般開關(guān)電源效率達(dá)到90%，而體積可以做的非常小，并且輸出穩(wěn)定，所以開關(guān)電源具有模擬電源難以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)。
(.開關(guān)電源也有自己的不足，如輸出電壓有紋波及開關(guān)噪聲，線性電源是沒有的)
音響器材-功放中開關(guān)電源的應(yīng)用：開關(guān)電源的描述過程中已經(jīng)表明開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)，所以即使是大功率功放，開關(guān)電源一樣可以做的很精細(xì)、小巧，目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字功放以深圳崔帕斯數(shù)字音響設(shè)備公司的數(shù)字功放最為領(lǐng)先，他們目前已經(jīng)發(fā)展到T類純數(shù)字功放，并且下一代S類功放也在研發(fā)中了，具體請(qǐng)參看如下資料：
數(shù)字電源
在簡(jiǎn)單易用、參數(shù)變更要求不多的應(yīng)用場(chǎng)合，模擬電源產(chǎn)品更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠鋺?yīng)用的針對(duì)性可以通過硬件固化來實(shí)現(xiàn)，而在可控因素較多、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、需要多個(gè)模擬系統(tǒng)電源管理的、復(fù)雜的高性能系統(tǒng)應(yīng)用中，數(shù)字電源則具有優(yōu)勢(shì)。此外，在復(fù)雜的多系統(tǒng)業(yè)務(wù)中，相對(duì)模擬電源，數(shù)字電源是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)多 方面的應(yīng)用，其具備的可擴(kuò)展性與重復(fù)使用性使用戶可以方便更改工作參數(shù)，優(yōu)化電源系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)過電流保護(hù)與管理，它還可以減少外圍器件的數(shù)量。
在復(fù)雜的多系統(tǒng)業(yè)務(wù)中，相對(duì)模擬電源，數(shù)字電源是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)多方面的應(yīng)用，其具備的可擴(kuò)展性與重復(fù)使用性使用戶可以方便更改工作參數(shù)，優(yōu)化電源系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)過電流保護(hù)與管理，它還可以減少外圍器件的數(shù)量。
數(shù)字電源有用DSP控制的，還有用MCU控制的。相對(duì)來講，DSP控制的電源采用數(shù)字濾波方式，較MCU控制的電源更能滿足復(fù)雜的電源需求、實(shí)時(shí)反應(yīng)速度更快、電源穩(wěn)壓性能更好。
數(shù)字電源有什麼好處它首先是可編程的，比如通訊、檢測(cè)、遙測(cè)等所有功能都可用軟件編程實(shí)現(xiàn)。另外，數(shù)字電源具有高性能和高可靠性，非常靈活。
干擾：?jiǎn)纹瑱C(jī)中數(shù)字和模擬之間，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)是頻譜很寬的脈沖信號(hào)，因此主要是數(shù)字部分對(duì)模擬部分的干擾很強(qiáng);不僅一般都采用數(shù)字電源和模擬電源分開、二者之間用濾波器連接，在一些要求較高的場(chǎng)合，例如某些單片機(jī)內(nèi)部的AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換時(shí)，常常要讓數(shù)字部分進(jìn)入休眠狀態(tài)，絕大部分?jǐn)?shù)字邏輯停止工作，以防止它們對(duì)模擬部分形成干擾。如果干擾嚴(yán)重,甚至可以分別用兩個(gè)電源,一般用電感和電容隔離就行了.也可以將整個(gè)板子上數(shù)字和模擬部分的電源分別聯(lián)在一起,用分別的通路直接接到電源濾波電容的焊點(diǎn)上.如果對(duì)抗干擾要求不高,也可以隨便接在一起.(1)如果不使用芯片的A/D或者D/A功能，可以不區(qū)分?jǐn)?shù)字電源和模擬電源。
(2)如果使用了A/D或者D/A，還需考慮參考電源設(shè)計(jì)。
第四篇：高頻開關(guān)電源技術(shù)方案
高頻開關(guān)電源技術(shù)方案 客戶需求
技術(shù)參數(shù)30929003.pdf 技術(shù)方案 2.1 概述
現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際應(yīng)用情況：12臺(tái)15V/12000A的電源配1臺(tái)90V/2000A的電源，每6臺(tái)15V/12000A 的電源配一臺(tái)6kV/380V/1MW的變壓器，其中90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長(zhǎng)時(shí)間工作。
電源關(guān)注核心指標(biāo)是可靠性和系統(tǒng)效率。
電源可以考慮采用3種主回路方式，每種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。
2.2主回路原理圖方案1 2.2.1方案1 總體思想為輸入36脈波移相變壓器，6組功率模塊并聯(lián)的方式，具體電路如下： 15V/12000A開關(guān)電源最大輸出功率180kW，90V/2000A開關(guān)電源最大輸出功率180kW，功率等級(jí)一樣，考慮采用同樣的主回路原理，如下：
整流器整流器36脈移相變壓器整流器整流器整流器整流器功率模塊1輸出15V/12000A或90V/2000A功率模塊2輸入380V/50Hz功率模塊3功率模塊4功率模塊5功率模塊6功率模塊原理如下：
高頻變壓器及整流
輸入端配置36脈波移相變壓器，可有效擬制輸入電流諧波，基本能滿足3%的要求； 每臺(tái)開關(guān)電源采用6個(gè)功率模塊并聯(lián)的方式，如1個(gè)模塊出現(xiàn)異常，其他模塊還能繼續(xù)降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達(dá)5%以內(nèi)，因此15V/12000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為15V/2200A，90V/2000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為90V/360A。
逆變采用移相全橋軟開關(guān)技術(shù)，效率高，比普通硬開關(guān)技術(shù)效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術(shù)，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。
輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導(dǎo)電排由于高頻肌膚效應(yīng)的緣故，導(dǎo)電排發(fā)熱嚴(yán)重。
90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長(zhǎng)時(shí)間工作，從降低成本角度考慮，可以不加36脈波移相變壓器，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。2.2.2方案2 總體思想為輸入PWM整流器，4組功率模塊并聯(lián)的方式，具體電路如下：
6脈波整流器功率模塊1輸出15V/12000A或90V/2000A輸入380V/50Hz功率模塊2PWM整流器功率模塊3功率模塊4
輸入端配置PWM整流器，可有效擬制輸入電流諧波，基本能滿足3%的要求；PWM整流器再備份一組6脈波整流器，只是在PWM整流器出故障時(shí)投入運(yùn)行；
每臺(tái)開關(guān)電源采用4個(gè)功率模塊并聯(lián)的方式，如1個(gè)模塊出現(xiàn)異常，其他模塊還能繼續(xù)降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達(dá)5%以內(nèi)，因此15V/12000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為15V/3000A，90V/2000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為90V/500A。
逆變采用移相全橋軟開關(guān)技術(shù)，效率高，比普通硬開關(guān)技術(shù)效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術(shù)，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。
輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導(dǎo)電排由于高頻肌膚效應(yīng)的緣故，導(dǎo)電排發(fā)熱嚴(yán)重。
90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長(zhǎng)時(shí)間工作，從降低成本角度考慮，可以不加PWM，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。
2.2.3方案3 總體思想為綜合6kV高壓配電，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，利用6kV高壓變壓器直接做成36脈波移相變壓器，具體電路如下：
開關(guān)電源1輸出15V/12000A或90V/2000A輸入6kV/50Hz36脈波移相變壓器開關(guān)電源6輸出15V/12000A或90V/2000A
輸出15V/12000A或90V/2000A功率模塊1380V/50Hz功率模塊26脈波整流器功率模塊3功率模塊4
6kV變壓器直接設(shè)計(jì)為36脈波移相變壓器，高壓側(cè)幾乎沒有諧波，每一組輸出接入一臺(tái)開關(guān)電源。開關(guān)電源就采用普通6脈波整流；
每臺(tái)開關(guān)電源采用4個(gè)功率模塊并聯(lián)的方式，如1個(gè)模塊出現(xiàn)異常，其他模塊還能繼續(xù)降額工作，提高了工作可靠性；模塊之間的均流精度可達(dá)5%以內(nèi)，因此15V/12000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為15V/3000A，90V/2000A的開關(guān)電源每個(gè)模塊的等級(jí)設(shè)計(jì)為90V/500A。
逆變采用移相全橋軟開關(guān)技術(shù)，效率高，比普通硬開關(guān)技術(shù)效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技術(shù)，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用一般二極管整流的方式，一般同步整流比普通二極管整流效率高出5%～6%。
輸出加LC濾波，如不加LC濾波，輸出導(dǎo)電排由于高頻肌膚效應(yīng)的緣故，導(dǎo)電排發(fā)熱嚴(yán)重。
90V/2000A電源由于只是用于去除氧化膜，并不需要長(zhǎng)時(shí)間工作，從降低成本角度考慮，可以不加PWM，輸出也不需要LC濾波，直流輸出高頻方波電壓。
2.2.4方案比較
從系統(tǒng)可靠性、系統(tǒng)效率這兩個(gè)主要關(guān)心的方面進(jìn)行比較。
本方案的逆變、二次整流、輸出濾波采用的最先進(jìn)的技術(shù)，在前面的方案敘述中已經(jīng)提出，逆變采用全軟開關(guān)技術(shù)，比硬開關(guān)的效率高出2%左右；二次整流采用同步整流技術(shù)，比普通二極管的效率高出5%～6%左右；輸出經(jīng)過LC后為平滑的直流，不會(huì)引起后級(jí)導(dǎo)電排高頻發(fā)熱；電源內(nèi)部輸出的直流匯流排全部采用銅排，比采用鋁排的效率高出1%左右；
方案選擇主要針對(duì)輸入采用哪一種方式更合理進(jìn)行比較分析?？煽啃苑治觯?/p>
36脈波移相變壓器的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出PWM整流器，而且方案1采用6個(gè)模塊并聯(lián)，及時(shí)2個(gè)模塊出現(xiàn)故障，也不會(huì)影響系統(tǒng)使用，方案1的可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出方案2的可靠性；
方案3把高壓變壓器引入，作為電源設(shè)計(jì)的一部分，相當(dāng)于減少了一個(gè)變壓器的可靠性影響，因此方案3比方案1的可靠性更高。
系統(tǒng)效率分析：
方案1中變壓器損耗約為1.5%，整流器約為0.5%，前級(jí)總和約為2%；方案2中PWM整流器的損耗約為3%；方案1比方案2的效率略微高出一些；
方案3中比方案1只有一級(jí)變壓器的損耗，效率自然多出1.5%左右。綜合比較：方案排序?yàn)榉桨?/p>
3、方案
1、方案2。
2.2控制系統(tǒng)
功率模塊1模擬控制板Ig+-If1Io1IoUoK13875驅(qū)動(dòng)電路IGBTK2集中控制板GV+-UfIfPI功率模塊6K5K6Ig+-If1K13875驅(qū)動(dòng)電路IGBTIo1模擬控制板K
2控制方式：
雙環(huán)控制：電壓或電流外環(huán)，PI環(huán)； 每模塊電流內(nèi)環(huán)，比例環(huán) 2.3監(jiān)控單元
采用8寸觸摸屏；
功能：本地、遠(yuǎn)程操作切換；電源設(shè)置、啟停操作；顯示輸出等參數(shù)，電源故障信息等；RS485上位機(jī)通訊等。2.4結(jié)構(gòu)外形
見附件。
第五篇：sm7012待機(jī)電源控制芯片 BUCK電路應(yīng)用方案概要
SM7012 AC/DC PWM 功率開關(guān) v1.6 I D = G ID ?(0.23V0.23V R1 1 1 + R1 R 2 再將上式合并，最終得到 IDLIM： I DLIM = G ID ? 0.23V ?(然而在實(shí)際應(yīng)用中，F(xiàn)B 腳是上拉的方式接入到 VDD，不可能對(duì)地短路。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)或者短路時(shí)，此時(shí) FB 腳的電壓比較接近于 0V，通過內(nèi)部高壓 MOS 管漏極電流則為最大值 IDLIM。IFB =-0.23V R1 GID = ΔID ΔIFB 從上圖可以看出，IFB 電流大，ID 的電流就??；IFB 電流小，ID 的電流就大。當(dāng) IFB 的電流大于 IFBSD 時(shí)，芯片會(huì)關(guān)閉 PWM，此時(shí)的 ID 的值大約為 85mA，同時(shí)芯片會(huì)自動(dòng)進(jìn)入突發(fā)模式。這對(duì)于系統(tǒng)工作在空載或者輕 載至關(guān)重要。? 過壓保護(hù) 當(dāng)芯片 VDD 的電壓超過 VDDOVP 時(shí)，會(huì)觸發(fā)內(nèi)部復(fù)位信號(hào)，導(dǎo)致系統(tǒng)重新啟動(dòng)。-6-SM7012 AC/DC PWM 功率開關(guān) v1.6 ? 典型應(yīng)用方案 BUCK 電路—電磁爐應(yīng)用方案 原理圖： F1 R1 5 D6 DRAIN VDD 4 ZD1 FB GND 3 2 SM7012 6 DRAIN AC C1 D1-D4 7 DRAIN DRAIN C2 C3 C4 L1 18V 8 GND 1 U1 D5 C5 C6 C7 D7 5V BOM 表： 位號(hào) D1、D2、D3、D4 D5 D6 D7 ZD1 R1 C1 C2 變壓器參數(shù)： 參數(shù) 1N4007
BYV26C UF4007 BYV26C 18V 穩(wěn)壓管 22Ω 4.7uF/400V 103 位號(hào) C3 C4 C5 C6 C7 L1 F1 U1 參數(shù) 4.7uF/50V 104 220uF/25V 104 220uF/25V EE10 1A/250V SM7012 N1 N2 1）骨架EE10（4+4）臥式普通磁芯 2）電感量L為：1.6mH 3）N1：0.19mm線徑為繞150匝 4）N2：0.19mm線徑為繞64匝 7 SM7012 AC/DC PWM 功率開關(guān) v1.6 ? 12V/500mA 反激電源應(yīng)用方案 原理圖： C6 F1 LT1 C3 T1 R1 D7 C7 C8 C9 R4 L1 12V CX1 C1 RT1 LT2 C2 D5 D6 R3 CY1 8 7 6 5 U1 GND DRAIN SM7012 GND DRAIN DRAIN 1 2 3 VDD FB 4 DRAIN R5 R6 R9 R7 R2 U2 C10 C11 C4 C5 R8 U3 R10 BOM 清單： 位號(hào) C1 C2 C3、C6 C4 C5 C7 C8 C9、C10 C11 R1 R2 變壓器參數(shù)： 參數(shù) 4.7uF/400V 10uF/400V 102/1KV 103/50V 4.7uF/50V 470 uF/25V 220 uF/25V 104/50V NC 100KΩ/1W 9.1K 位號(hào) R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 LT L1 D1、D2 參數(shù) 0R 15Ω/1W 120R/1/2W 1K 47K NC 33K 5.1K 40mH 3uH 1N4007 位號(hào) D3、D4 D5、D6 D7 RT1 CX1 CY1 F1 U1 U2 U3 T1 參數(shù) 1N4007 FR107 SR2100 5D-9 0.1uF/275V 222/250V 1A/250V SM7012 光耦 TL431 EE16（5+5）-8-SM7012 AC/DC PWM 功率開關(guān) v1.6 封裝形式 DIP8 SOP8-9-
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