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開關電源:過欠壓、過流、過溫、軟啟動、CNT保護實際電路詳解!
發布時間:2017-08-09        瀏覽次數:229        返回列表
 輸出過壓保護電路

當用戶在使用電源模塊時,可能會由于某種原因,造成模塊輸出電壓升高,為了保護用戶電路板上的器件不被損壞,當模塊的輸出電壓高于一定值時,模塊必須封鎖脈沖,阻止輸出電壓的繼續上升。

D320產生一個5.1V電壓基準送至運放U301反相輸入端,R330、R334、R336用于檢測輸出電壓、檢測電壓值送至運放U301同相輸入端。

輸出電壓沒有達到過壓保護點時,運放U301 5腳的電壓小于6腳的電壓,運放輸出為低電平,輸出正常。

輸出電壓Vo升高到設定檢測點電壓時,電阻R336、R334、R330檢測的分壓比送入運放U301的5腳,此時5腳電壓高于6腳電壓,運放U301輸出高電平,封閉控制芯片PWM信號,模塊輸出電壓為零。

過流保護電路實例(1)

圖2.過流保護電路實例

工作原理

T2采集模塊原邊開關管的輸入電流,采樣電流經取樣電阻R18轉換成電壓信號,再經兩路開關二極管(D6)整流形成兩路控制信號。一路峰值信號去控制38C43的3腳;另一路準峰值電平進入38C43 EA的反相輸入端2腳。

采用CT作電流采樣的好處是采樣電路功耗小,采樣電路靈活,CT可以放置在MOSFET開關管的D極或S極,也可以串聯于主變壓器原邊的Vin+端。缺點是電路稍復雜,體積大,CT存在大占空比時不能有效復位的問題。CT采樣一般用于中大功率的模塊。

3843PWM芯片介紹

圖3.3843芯片內部結構圖

芯片工作原理

虛線所框部分為38C43芯片內置的誤差放大器和電流放大器。誤差放大器的輸出經過內部分壓后(被鉗位到1V),進入電流放大器的反相輸入端,與電流采樣信號比較后進入PWM產生電路。最終在芯片的6腳輸出PWM信號。

在這里,誤差放大器被用來作OCP保護,電流控制放大器I/A作峰值電流限流保護。

誤差放大器E/A用于準峰值限流。當38C43反相輸入端2腳的直流電平達到2.5V時,誤差放大器E/A起作用,使38C43的6腳輸出驅動信號占空比D減小,達到模塊OCP之目的。

過流保護電路實例(2)

圖4.過流保護電路實例

工作原理

T3是電流互感器,用于電流采樣,VD1用于整流,VD2、R9用于T3的磁恢復,C2用于濾波。當主開關管導通時,T3采樣其電流并將電流信號縮小輸出,通過VD1整流,并通過R8將其轉換成電壓信號。

此電壓信號通過R3輸出給U1(PWM芯片,UC3844)的3腳,當3腳的電壓超過1V時,U1通過內部的電路,減小6腳輸出信號的脈寬,這樣就減小了輸出電壓,從而達到原邊限流的目的。當主開關管截止時,T3通過VD2、R9進行磁恢復,使T3磁勢回零。

過流打嗝電路實例

圖5.打嗝電路實例

工作原理

當輸出電流出現過流時,電流互感器副邊通過R31和 R29//R29A就會在R30上面形成的電壓升高,從而使N2C的12管腳電壓升高超出負向輸入端基準電壓(2.5V),實現運放N2C的翻轉。

當N2C實現翻轉后就會對電容C46充電而C46上面的電荷只能通過電阻R76放掉,因此通過選擇R76的阻值來確定放電時間常數,從而確定打嗝限流的持續時間。

在N2C實現翻轉后將N2D的3腳電平抬高,導致N2D翻轉,將38C43的1管腳拉低,從而封鎖38C43工作。

過溫保護電路舉例 (1)

圖6.過溫保護電路實例1

工作原理

當溫度繼電器K104檢測點溫度低于80±5℃時,K104保持吸合短路狀態,HOT 與PROTECT信號均為低電平,電源模塊正常工作。當檢測點溫度達到80±5℃時,溫度繼電器觸點斷開,HOT 與PROTECT信號變為高電平,在PROTECT 信號作用下,電源模塊保護關機,達到保護電源模塊免受過溫損壞的目的。

電源模塊保護關機后,溫度繼電器溫度下降,下降到一定程度后溫度繼電器恢復吸合狀態,HOT 與PROTECT信號變回低電平,電源模塊恢復工作。

這里介紹一種交流輸入浪涌電流抑制電路,該電路一般應用于AC/DC整流模塊中,抑制上電啟動時交流輸入通過整流橋對大容量濾波電容的沖擊電流,以減小模塊上電時對電網的影響,同時對模塊和配電相關器件起保護作用。

軟啟動電路舉例 (1)

圖7.軟啟動電路1

工作原理

當輸入剛加電時,繼電器K102處于常開狀態,輸入通過R104,G101對電容C109、C110充電,由于電阻R104的存在,限制了C109,C110的充電電流。當電容C109、C110電壓充到一定數值后,模塊輔助電源啟動。START信號在輔助電源上電時為高電平。再經過一定時間的延時,START信號變為低電平,啟動輸入繼電器吸合,模塊開始正常工作。

軟啟動電路舉例 (2)

下面介紹一種DC-DC軟啟動電路,該電路一般應用于中、小功率DC-DC變換器中。其目的,主要是為了:(1)、避免電源模塊輸出端出現電壓過沖,從而引起過壓保護電路產生誤動作;(2)、降低開關元件、輸出濾波電容器的應力,從而提高產品的可靠性和延長其元器件的使用壽命。

圖8.軟啟動電路2

工作原理

當UC3843的7腳注入直流電壓VCC時,8腳上就有5V電壓輸出,通過R848給C840充電,當C840上的電壓大于三極管V808發射極電壓時,V808截止,UC3843的6腳就有脈寬電壓輸出。(該輸出脈寬電壓并不是一開始有輸出,脈寬就能達到最大,而是隨著電容器C840上的充電電壓的逐步升高而逐步展開的)。

當VCC掉電時,UC3843第8腳輸出為0,此時,儲存在C840上的電壓,只能通過D818、R859來快速釋放掉。這樣做的目的,主要是為了保證VCC在第二次來電時來電時,使UC3843第六腳輸出的PWM脈寬電壓有一個逐步展開的過程。

欠壓,過溫,CNT保護綜合電路舉例(1)

圖9.綜合電路1

電路說明:

Vcc:13V輔助電源電壓

N12:2.5V基準

欠壓保護原理

輸入欠壓保護比較由運放N5C提供,其中pin9為N12提供的2.5V的基準電壓,當輸入電壓低于36V并繼續降低時,由R37,R54,R99,R100組成的分壓網絡分得的電壓Vpin10也繼續降低,當Vpin10<Vpin9時,N5C輸出PRO翻轉為低電平,經過邏輯電路將38C43的pin1拉低,關斷輸出。

欠壓恢復原理與上述相反,其中R78產生正反饋可以提供一定的回差電壓,可以避免輸入線較長時產生振蕩開關機。

過溫保護電路原理

過溫保護比較由運放N5B提供,其中pin6為N12分壓后提供的基準電壓。RT為負溫度系數的熱敏電阻,當溫度升高時,其阻值減小,由N12通過RT,R84,R83分壓,使Vpin5的電壓升高,當Vpin5>Vpin6時,N5B輸出翻轉為高電平,通過D12使Vpin9電壓升高,N5C輸出PRO翻轉為低電平,經過邏輯電路將38C43的pin1拉低,關斷輸出。為了避免在過溫點附近頻繁保護,增加回差功能,由R56提供。

CNT電路原理(以負邏輯為例)

CNT功能比較由運放N5A提供,其中pin2為N12分壓后提供的基準電壓。負邏輯功能時,R58斷開。如果RC1接-VIN,則Vpin3電壓為0,N5A輸出為低電平,N5C輸出PRO為高電平,輸出正常;如果RC1懸空或接高電平,則Vpin3電壓從Vcc或RC1分壓后大于Vpin2,N5A輸出高電平,通過D12后,N5C輸出PRO翻轉為低電平,經過邏輯電路將38C43的pin1拉低,關斷輸出。

欠壓,過溫,CNT保護綜合電路舉例(2)

圖10.綜合電路2

工作原理

當模塊CNT為負邏輯時,去掉D4A、RC1,焊上D4、RC2,模塊正常工作時CNT接低電平。則N2B輸出低電平,此時降低輸入電壓,當N2A Pin2上電壓低于Pin3腳上電壓時,N2A輸出高電平,從而Q8導通,將38HC43 Pin1拉低,使模塊關斷,此時N2A Pin1上電壓約等于Vcc,導致N2A Pin3上電位升高,因此當欠壓回復點比欠壓點高,這就產生了回差。

隨著鋁基板溫度上升,NTC熱敏電阻RT1阻值下降,N2B Pin5上電位逐漸上升,當鋁基板溫度達到過溫保護點時,N2B Pin5電位高于Pin6電位,N2B輸出高電平,從而Q8導通,將38HC43 Pin1拉低,使模塊關斷,同樣,過溫保護也會產生回差。

當模塊CNT 為正邏輯時,去掉D4、RC2,焊上D4A、RC1,模塊正常工作時CNT懸空或接高電平。輸入欠壓及過溫保護工作原理同負邏輯。

欠壓,過溫,CNT保護綜合電路舉例(3)

圖11.綜合電路3

欠壓,過溫,CNT保護綜合電路舉例(4)

圖12.綜合電路4

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