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专家实例剖析开关直流电源电路保护

开关直流电源各种保护直流电源电路举例分析!

输入欠压保护直流电源电路

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

该直流电源电路属于输入欠压直流电源电路,当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电Vcc,从而关闭输出。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

当直流电源输入电压高于欠压保护设定点时,A点电压高于U4的Vref,U4导通,B点电压为低电平,Q4导通,Vcc供电正常;当输入电压低于保护电压时,A点电压低于U4的Vref,U4截止,B点电压为高电平,Q4截止,从而Vcc没有电压,此时Vref也为低电平,当输入电压逐渐升高时,A点电压也逐渐升高,当高于U4的Vref,模块又正常工作。R4可以设定欠压保护点的回差。

4直流电源电路的优缺点

该直流电源电路的优点:直流电源电路简单,保护点精确

缺点: 成本较高。

5应用的注意事项:

使用时注意R1,R2的取值,有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意R1,R2的温度系数,否则高低温时,欠压保护点相差较大。

输入欠压保护直流电源电路二

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

输入欠压保护直流电源电路。当输入电压低于设定欠压值时,关闭输出;当输入电压升高到设定恢复值时,输出自动恢复正常。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

输入电压在正常工作范围内时, Va大于VD4的稳压值,VT4导通,Vb为0电位,VT5截止, 此时保护直流电源电路不起作用;当输入电压低于设定欠压值时,Va小于VD4的稳压值,VT4截止,Vb为高电位,VT5导通,将COMP(芯片的1脚)拉到0电位,芯片关闭输出,从而实现了欠压保护功能。     R21、VT6、R23组成欠压关断、恢复时的回差直流电源电路。当欠压关断时,VT6导通,将R21与R2并联,直流电源电路计算公式;恢复时,VT6截止,直流电源电路计算公式,回差电压即为(Vin’-Vin)。

4直流电源电路的优缺点

优点:直流电源电路形式简单,成本较低。

缺点:因稳压管VD4批次间稳压值的差异,导致欠压保护点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。

5应用的注意事项:

VD4应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如R2应考虑多个并联以方便调试。

输出过压保护直流电源电路一

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

输出过压保护直流电源电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或直流电源电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于稳压值时,此直流电源电路会将输出电压钳位在设定值。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

输出过压时,加在VD3上的电压大于其稳压值时,VD3导通,输出电压被钳位,同时通过IC4向原边反馈。

4直流电源电路的优缺点

优点:直流电源电路形式简单,成本较低。

缺点:因稳压管VD3批次间稳压值的差异,导致过压钳位点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。

5应用的注意事项:

VD3应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如R32应考虑多个并联以方便调试。

当过压保护直流电源电路起作用时,直流电源电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的直流电源电路,过压保护点应大于输出电压上调最大值。

输出过压保护直流电源电路二

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

输出过压保护直流电源电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或直流电源电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于正常值时,此直流电源电路会将输出电压稳定在设定值。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

输出过压时,Va>Vref,IC3导通,通过IC4向原边反馈,输出电压稳定在设定的过压保护值。

4直流电源电路的优缺点

优点:输出过压保护值可以精确设置。

缺点:相对稳压管钳位方式成本稍高一些。

5应用的注意事项:

当过压保护直流电源电路起作用时,直流电源电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的直流电源电路,过压保护点应大于输出电压上调最大值。

过压保护自锁控制直流电源电路

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

在直流电源系统中,当反馈回路失效时,输出电压不受控,电压升高超出规定范围,此时过高的输出电压有可能造成后续电器设备的损坏。为解决这问题,通常在直流电源中增加过压保护直流电源电路。过压保护的方式一般有三种。

A、钳位型:当反馈失效时,通过过压钳位直流电源电路将输出电压钳位在一个定值。

B、间歇保护型:当反馈失效时,通过保护直流电源电路使输出电压来回重启,输出电压的最高点为过压保护点。

C、自锁型:当输出电压达到过压保护点时,直流电源电路动作,关闭PWM使模块无输出。在排除故障后再重启直流电源输出才正常供电。 下述直流电源电路为自锁型控制直流电源电路。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

上图中为隔离的自锁型控制直流电源电路。当过压保护信号CONTROL端给出一个高电平时,U1中的三极管导通,VCC为整个直流电源电路的供电端。Vcc经R5给Q2一个基极电流,Q1导通并进入饱和状态,SHUT端被Q2拉至低电平,PWM关闭直流电源无输出。Q2同时控制Q1的导通。当 Q2导通时,Q1的基极电流经R2到地,Q1导通,经R3再提供一个基极电流给Q2,维持Q2的导通。Q1及R1、R2、R3构成了Q2的正反馈直流电源电路。

4直流电源电路的优缺点

优点:可有效的进行自锁保护,整个直流电源电路等效于一个可控硅。

缺点: 整个直流电源电路需要一个固定的Vcc。当PWM直流电源端无供电时,也需保证上图中VCC电压的存在。

5应用的注意事项:

1. 此直流电源电路要有持续的供电自锁才有效。

2. 此直流电源电路不宜使用在无人值守的直流电源系统里。

过温保护直流电源电路

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

该直流电源电路属于过温保护直流电源电路,但温度高于设定的保护点时,关闭模块输出,当温度恢复后自动开启模块。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):

稳压管给U103MAX6501提供5V电压,温度正常时,U103的五脚输出高电平,当温度超过保护点时U103的五脚输出低电平,当温度恢复后,U103的五脚输出高电平。

4直流电源电路的优缺点

该直流电源电路的优点:直流电源电路简单,精确度高。

缺点: 成本较高。

5应用的注意事项:

5。1  MAX6501的3脚和1脚相连时,回差温度是10℃,当其3脚和地相连时,回差温度是2℃。

5.2  MAX6501的供电电压不能超过7V,否则会损坏。

5.3  MAX6501一定要放置在最热部分的附近。

过温保护直流电源电路-热敏电阻

1概述(直流电源电路类别、实现主要功能描述):

本直流电源电路采用热敏电阻检测基板温度,热敏电阻阻值随基板温度变化而变化, 热敏电阻阻值的变化导致运放输入电压变化,从而实现运放的翻转控制PWM芯片的输出,进而将模块关闭。

2直流电源电路组成(原理图):

直流电源电路原理图

3工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理,关键参数计算分析):

R99热敏电阻是负温度系数热敏电阻,常温时,R99=100k,R99与R94的分压0.45V为U2运放的负输入,远低于运放的正输入2.5V(R23与R97分压),因此运放的输出是高电平,对LM5025的SS端无影响,模块正常工作。

随着基板温度升高,R99电阻阻值减小,当减小到一定值时,使得运放的负输入大于正输入时,运放输出低电平,将LM5025的SS拉低,从而关闭模块输出;温度保护点可以适当调整R94,R23,R97的阻值而相应地调整。

模块关闭输出后(过温保护),基板温度会降低,R99阻值会增大,运放的负输入会降低,为使运放的正常翻转,引入电阻R98,原理是运放输出低后,R98相当于与R97并联,将运放的基准变低,拉开运放正负输入的电压间距,从而实现温度回差。比如基板温度90℃时保护,80℃时开启。

4关键参数计算分析

4。1  运放正输入电压:VR97=Vref2=5/(1+R23/R97)=5/(1+10/10)=2。5V

4.2  运放负输入电压VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94)+0.007,

4.3  得出温度保护时热敏电阻的阻值:R99(t)=(Vref*R24/(Vref*R97/(R23+R97)-0.007))-R94

4.4  考虑容差时的计算见下表:

考虑容差时的计算表考虑容差时的计算表
4.5  过温保护时,R99的值

过温保护时,R99的值

4。6  R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是负温度系数的热敏电阻,25°C时100k,过温保护时阻值10k左右(见上表),计算温度为:

Rt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2))

T2:常温25°C,上式中T2=273。15+25=298。15;B:4250±3%;R:25°C时的电阻值,100k,计算出的T1值也是加了273。15后的值,因此下表中t1=T1-273。15,是摄氏度。 Rt:温度变化后的阻值,10k,9。704k,10。304k,见上表

 过温保护时,R99的值

4.7  回差

运放输出低后,电阻R98(51k)就并在R97上,将基准拉低,新的基准电压 Vref1=Vref*(R98//R97)/(R23+R98//R97)=2.28V 达到2.44V时,R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99达到10.49k时,温度按下表计算

 过温保护回差值

温度回差=82.6-77.3=5.3℃

5直流电源电路的优缺点

优点:   温度保护点及温度回差很容进行调整

缺点:  温度准确度偏低

直流电源电路比采用温度开关略复杂

温度保护时反映的是热敏电阻附近的基板温度,不能反映模块的最高器件的温度,不过这可以在设计时解决,比如基板温度在90℃保护,实际板上器件最高温度已达130℃,就可以适当调整温度保护点,从而起到保护作用。

6应用的注意事项

尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。

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