隨著科學技術的發展，電力電子設備與人們的工作、生活的關係日益密切，而電子設備都離不開可靠的電源，因此直流開關電源開始發揮著越來越重要的作用
，並相繼進入各種電子、電器設備領域，程控交換機、通訊、電子檢測設備電源
、控製設備電源等都已廣泛地使用了直流開關電源。

同時隨著許多高新技術，包括高頻開關技術
、軟開關技術、功率因數校正技術、同步整流技術、智能化技術
、biaomiananzhuangjishudengjishudefazhan，kaiguandianyuanjishuzaibuduandichuangxin，zheweizhiliukaiguandianyuantigongleguangfandefazhankongjian。danshiyouyukaiguandianyuanzhongkongzhidianlubijiaofuza

，jingtiguanhejichengqijiannaishoudian、熱衝擊的能力較差，在使用過程中給用戶帶來很大不便。

為了保護開關電源自身和負載的安全，根據了直流開關電源的原理和特點
，設計了過熱保護、過電流保護、過電壓保護以及軟啟動保護電路。

開關電源的原理及特點

工作原理

直流開關電源由輸入部分、功率轉換部分、輸出部分
、控kong製zhi部bu分fen組zu成cheng。功gong率lv轉zhuan換huan部bu分fen是shi開kai關guan電dian源yuan的de核he心xin
，它ta對dui非fei穩wen定ding直zhi流liu進jin行xing高gao頻pin斬zhan波bo並bing完wan成cheng輸shu出chu所suo需xu要yao的de變bian換huan功gong能neng。它ta主zhu要yao由you開kai關guan三san極ji管guan和he高gao頻pin變bian壓ya器qi組zu成cheng。

圖1畫出了直流開關電源的原理圖及等效原理框圖，它是由全波整流器，開關管V
，激勵信號，續流二極管Vp
，儲能電感和濾波電容C組成。實際上
，直流開關電源的核心部分是一個直流變壓器。


特點

為wei了le適shi應ying用yong戶hu的de需xu求qiu，國guo內nei外wai各ge大da開kai關guan電dian源yuan製zhi造zao商shang都dou致zhi力li於yu同tong步bu開kai發fa新xin型xing高gao智zhi能neng化hua的de元yuan器qi件jian，特te別bie是shi通tong過guo改gai善shan二er次ci整zheng流liu器qi件jian的de損sun耗hao
，並bing在zai功gong率lv鐵tie氧yang體ti（Mn-Zn）材料上加大科技創新，以提高在高頻率和較大磁通密度下獲得高的磁性能，同時SMT技術的應用使得開關電源取得了長足的進展，在電路板兩麵布置元器件，以確保開關電源的輕

、小、薄。因此直流開關電源的發展趨勢是高頻、高可靠、低耗
、低噪聲、抗幹擾和模塊化。

直流開關電源的缺點是存在較為嚴重的開關幹擾
，適應惡劣環境和突發故障的能力較弱。由於國內微電子技術

、阻容器件生產技術以及磁性材料技術與一些技術先進國家還有一定的差距
，因此直流開關電源的製作技術難度大
、維修麻煩和造價成本較高。

直流開關電源的保護

基(ji)於(yu)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)特(te)點(dian)和(he)實(shi)際(ji)的(de)電(dian)氣(qi)狀(zhuang)況(kuang)
，為(wei)使(shi)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)惡(e)劣(lie)環(huan)境(jing)及(ji)突(tu)發(fa)故(gu)障(zhang)情(qing)況(kuang)下(xia)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)地(di)工(gong)作(zuo)，本(ben)文(wen)根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)設(she)計(ji)了(le)多(duo)種(zhong)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。

過電流保護電路

在直流開關電源電路中，為了保護調整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一值時
，調整管處於反向偏置狀態
，從而截止，自動切斷電路電流。
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如圖1所示，過電流保護電路由三極管BG2和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2的基極電位比發射極電位高，發射結承受反向電壓。於是BG2處於截止狀態（相當於開路）
，對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2的發射極相當於接地，則BG2處於飽和導通狀態（相當於短路），從而使調整管BG1基極和發射極近於短路
，而處於截止狀態，切斷電路電流，從而達到保護目的。


直流開關電源中開關穩壓器的過電壓保護包括輸入過電壓保護和輸出過電壓保護。如果開關穩壓器所使用的未穩壓直流電源（諸如蓄電池和整流器）的電壓如果過高，將導致開關穩壓器不能正常工作，甚至損壞內部器件
，因此開關電源中有必要使用輸入過電壓保護電路。

圖3為(wei)用(yong)晶(jing)體(ti)管(guan)和(he)繼(ji)電(dian)器(qi)所(suo)組(zu)成(cheng)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，在(zai)該(gai)電(dian)路(lu)中(zhong)，當(dang)輸(shu)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)的(de)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)穩(wen)壓(ya)二(er)極(ji)管(guan)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)值(zhi)時(shi)

，穩(wen)壓(ya)管(guan)擊(ji)穿(chuan)
，有(you)電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)電(dian)阻(zu)R，使晶體管Tdaotong，jidianqidongzuo，changbijiedianduankai，qieduanshuru。shurudianyuandejixingbaohudianlukeyigenshuruguodianyabaohujiehezaiyiqi，gouchengjixingbaohujianbieyuguodianyabaohudianlu。


軟啟動保護電路

開關穩壓電源的電路比較複雜，開關穩壓器的輸入端一般接有小電感、大(da)電(dian)容(rong)的(de)輸(shu)入(ru)濾(lv)波(bo)器(qi)。在(zai)開(kai)機(ji)瞬(shun)間(jian)，濾(lv)波(bo)電(dian)容(rong)器(qi)會(hui)流(liu)過(guo)很(hen)大(da)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)
，這(zhe)個(ge)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)為(wei)正(zheng)常(chang)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)的(de)數(shu)倍(bei)。這(zhe)樣(yang)大(da)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)會(hui)使(shi)普(pu)通(tong)電(dian)源(yuan)開(kai)關(guan)的(de)觸(chu)點(dian)或(huo)繼(ji)電(dian)器(qi)的(de)觸(chu)點(dian)熔(rong)化(hua)，並(bing)使(shi)輸(shu)入(ru)保(bao)險(xian)絲(si)熔(rong)斷(duan)。另(ling)外(wai)，浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)也(ye)會(hui)損(sun)害(hai)電(dian)容(rong)器(qi)，使(shi)之(zhi)壽(shou)命(ming)縮(suo)短(duan)
，過(guo)早(zao)損(sun)壞(huai)。

為wei此ci，開kai機ji時shi應ying該gai接jie入ru一yi個ge限xian流liu電dian阻zu，通tong過guo這zhe個ge限xian流liu電dian阻zu來lai對dui電dian容rong器qi充chong電dian。為wei了le不bu使shi該gai限xian流liu電dian阻zu消xiao耗hao過guo多duo的de功gong率lv
，以yi致zhi影ying響xiang開kai關guan穩wen壓ya器qi的de正zheng常chang工gong作zuo，而er在zai開kai機ji暫zan態tai過guo程cheng結jie束shu後hou，用yong一yi個ge繼ji電dian器qi自zi動dong短duan接jie它ta，使shi直zhi流liu電dian源yuan直zhi接jie對dui開kai關guan穩wen壓ya器qi供gong電dian，這zhe種zhong電dian路lu稱cheng之zhi謂wei直zhi流liu開kai關guan電dian源yuan的de“軟啟動”電路。


如圖4（a）所示，在電源接通瞬間，輸入電壓經整流橋（D1～D4）和限流電阻R1對電容器C充電
，限製浪湧電流。當電容器C充電到約80%額定電壓時，逆變器正常工作。經主變壓器輔助繞組產生晶閘管的觸發信號，使晶閘管導通並短路限流電阻R1，開關電源處於正常運行狀態。為了提高延遲時間的準確性及防止繼電器動作抖動振蕩，延遲電路可采用圖4（b）所示電路替代RC延遲電路。
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過熱保護電路

直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)開(kai)關(guan)穩(wen)壓(ya)器(qi)的(de)高(gao)集(ji)成(cheng)化(hua)和(he)輕(qing)量(liang)小(xiao)體(ti)積(ji)

，使(shi)其(qi)單(dan)位(wei)體(ti)積(ji)內(nei)的(de)功(gong)率(lv)密(mi)度(du)大(da)大(da)提(ti)高(gao)，因(yin)此(ci)如(ru)果(guo)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)對(dui)其(qi)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)溫(wen)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)沒(mei)有(you)相(xiang)應(ying)提(ti)高(gao)，必(bi)然(ran)會(hui)使(shi)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)變(bian)壞(huai)，元(yuan)器(qi)件(jian)過(guo)早(zao)失(shi)效(xiao)。因(yin)此(ci)在(zai)大(da)功(gong)率(lv)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)應(ying)該(gai)設(she)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。

本(ben)文(wen)采(cai)用(yong)溫(wen)度(du)繼(ji)電(dian)器(qi)來(lai)檢(jian)測(ce)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)，當(dang)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)產(chan)生(sheng)過(guo)熱(re)時(shi)，溫(wen)度(du)繼(ji)電(dian)器(qi)就(jiu)動(dong)作(zuo)，使(shi)整(zheng)機(ji)告(gao)警(jing)電(dian)路(lu)處(chu)於(yu)告(gao)警(jing)狀(zhuang)態(tai)，實(shi)現(xian)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)熱(re)保(bao)護(hu)。

如圖5（a）所示

，在保護電路中將P型控製柵熱晶閘管放置在功率開關三極管附近，根據TT102的特性（由Rr值確定該器件的導通溫度，Rr越大，導通溫度越低），當(dang)功(gong)率(lv)管(guan)的(de)管(guan)殼(ke)溫(wen)度(du)或(huo)者(zhe)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)部(bu)的(de)溫(wen)度(du)超(chao)過(guo)允(yun)許(xu)值(zhi)時(shi)
，熱(re)晶(jing)閘(zha)管(guan)就(jiu)導(dao)通(tong)，使(shi)發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)發(fa)亮(liang)告(gao)警(jing)。倘(tang)若(ruo)配(pei)合(he)光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)
，就(jiu)可(ke)使(shi)整(zheng)機(ji)告(gao)警(jing)電(dian)路(lu)動(dong)作(zuo)
，保(bao)護(hu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)。

該電路還可以設計成如圖5（b）所示
，用作功率晶體管的過熱保護，晶體開關管的基極電流被N型控製柵熱晶閘管TT201旁路，開關管截止，切斷集電極電流

，防止過熱。


總結

文(wen)中(zhong)主(zhu)要(yao)討(tao)論(lun)了(le)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu)器(qi)件(jian)的(de)各(ge)種(zhong)保(bao)護(hu)方(fang)式(shi)，並(bing)介(jie)紹(shao)了(le)一(yi)些(xie)具(ju)體(ti)電(dian)路(lu)。對(dui)一(yi)個(ge)給(gei)定(ding)的(de)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)來(lai)說(shuo)，保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)是(shi)否(fou)完(wan)善(shan)並(bing)按(an)預(yu)定(ding)設(she)置(zhi)工(gong)作(zuo)，對(dui)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)的(de)安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)。因(yin)為(wei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)保(bao)護(hu)方(fang)案(an)和(he)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)具(ju)有(you)多(duo)樣(yang)性(xing)，所(suo)以(yi)對(dui)具(ju)體(ti)電(dian)源(yuan)裝(zhuang)置(zhi)而(er)言(yan)，應(ying)選(xuan)擇(ze)合(he)理(li)的(de)保(bao)護(hu)方(fang)案(an)和(he)電(dian)路(lu)結(jie)構(gou)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，通(tong)常(chang)選(xuan)用(yong)幾(ji)種(zhong)保(bao)護(hu)方(fang)式(shi)加(jia)以(yi)組(zu)合(he)的(de)方(fang)式(shi)構(gou)成(cheng)完(wan)善(shan)的(de)保(bao)護(hu)係(xi)統(tong)，確(que)保(bao)直(zhi)流(liu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。

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