輸出過壓保護電路的設計思路
發布時間:2023-06-28 來源:金升陽 責任編輯:wenwei
【導讀】開關電源在使用過程中會發生輸出電壓過高或者過低的現象:開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya),如(ru)果(guo)超(chao)出(chu)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)就(jiu)可(ke)能(neng)超(chao)出(chu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)耐(nai)壓(ya)值(zhi),電(dian)源(yuan)會(hui)因(yin)此(ci)發(fa)熱(re)擊(ji)穿(chuan)而(er)燒(shao)毀(hui)甚(shen)至(zhi)起(qi)火(huo),因(yin)此(ci)設(she)計(ji)出(chu)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu),當(dang)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)失(shi)效(xiao)或(huo)其(qi)他(ta)故(gu)障(zhang)導(dao)致(zhi)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)時(shi),關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu),從(cong)而(er)保(bao)護(hu)負(fu)載(zai),提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
一丶引言
開關電源在使用過程中會發生輸出電壓過高或者過低的現象:開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya),如(ru)果(guo)超(chao)出(chu)額(e)定(ding)電(dian)壓(ya)就(jiu)可(ke)能(neng)超(chao)出(chu)輸(shu)出(chu)電(dian)容(rong)的(de)耐(nai)壓(ya)值(zhi),電(dian)源(yuan)會(hui)因(yin)此(ci)發(fa)熱(re)擊(ji)穿(chuan)而(er)燒(shao)毀(hui)甚(shen)至(zhi)起(qi)火(huo),因(yin)此(ci)設(she)計(ji)出(chu)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu),當(dang)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)失(shi)效(xiao)或(huo)其(qi)他(ta)故(gu)障(zhang)導(dao)致(zhi)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)時(shi),關(guan)閉(bi)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu),從(cong)而(er)保(bao)護(hu)負(fu)載(zai),提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
二丶常見方式
以下介紹幾種目前常見的過壓保護電路原理及優勢分析:
(1)輸出過壓保護電路一
該方案是通過穩壓管以及光耦的搭配,靠光耦的導通來控製原邊控製IC停止工作,實現過壓保護;當有高於正常輸出電壓範圍的外加電壓加到輸出端或者電路本身出現的故障導致輸出電壓升高,該電路會將電壓鉗位在設定值。
工作原理分析:
當輸出過壓時,加在D730上的電壓大於其穩定值時,D730將導通,輸出電壓會被鉗位,同時過壓信號會通過OC730向原邊反饋,使得原邊控製IC用於過壓保護的引腳拉低或致高(如圖:拉低SNSBOOST引腳)從而停止工作。
(2)輸出過壓保護電路二
該方案是在第一個電路的基礎上進行的一係列改動,去掉原有的穩壓二極管,采用TL431來檢測輸出電壓的電路,提高了采樣精度;
圖2
工作原理分析:
過壓時,輸出電壓通過電阻R730與R731//R732的分壓,使得VA>Vref,U730將導通,同時過壓信號會通過OC730向原邊反饋,使得原邊控製IC用於過壓保護的引腳拉低或致高(如圖:拉低SNSBOOST引腳)從而停止工作。
以(yi)上(shang)兩(liang)種(zhong)方(fang)案(an)中(zhong)都(dou)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)光(guang)耦(ou),這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)我(wo)們(men)的(de)電(dian)源(yuan)需(xu)要(yao)做(zuo)隔(ge)離(li),但(dan)其(qi)實(shi)光(guang)耦(ou)的(de)價(jia)格(ge)本(ben)身(shen)就(jiu)不(bu)算(suan)便(bian)宜(yi),因(yin)此(ci)我(wo)們(men)思(si)考(kao)能(neng)否(fou)在(zai)去(qu)掉(diao)光(guang)耦(ou)的(de)同(tong)時(shi)可(ke)以(yi)檢(jian)測(ce)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),而(er)需(xu)要(yao)隔(ge)離(li)且(qie)不(bu)需(xu)要(yao)用(yong)到(dao)光(guang)耦(ou),自(zi)然(ran)而(er)然(ran)的(de)就(jiu)會(hui)想(xiang)到(dao)我(wo)們(men)常(chang)用(yong)的(de)變(bian)壓(ya)器(qi)等(deng)一(yi)係(xi)列(lie)磁(ci)芯(xin)器(qi)件(jian),但(dan)增(zeng)加(jia)器(qi)件(jian)又(you)違(wei)背(bei)了(le)想(xiang)要(yao)價(jia)格(ge)更(geng)便(bian)宜(yi)的(de)原(yuan)則(ze),因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)在(zai)不(bu)增(zeng)加(jia)其(qi)他(ta)器(qi)件(jian)的(de)基(ji)礎(chu)上(shang)實(shi)現(xian)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)。
而(er)隔(ge)離(li)電(dian)源(yuan)都(dou)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)隔(ge)離(li)變(bian)壓(ya)器(qi),這(zhe)是(shi)每(mei)個(ge)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)都(dou)會(hui)有(you)的(de),因(yin)此(ci)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)該(gai)變(bian)壓(ya)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)原(yuan)副(fu)邊(bian)隔(ge)離(li),因(yin)為(wei)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)原(yuan)邊(bian)都(dou)存(cun)在(zai)VCC繞組,因此我們可以利用VCC繞組實現輸出過壓保護,第三種保護電路應運而生。
(3)輸出過壓保護電路三
該方案采用原邊輔助繞組VCC,通過耦合副邊輸出電壓,輸出電壓升高導致VCC電壓升高從而實現輸出過壓保護的作用;
圖3
工作原理分析:
過壓時,輸出電壓Vo2升高時,輔助繞組電壓PAUX電壓升高,通過上下拉電阻R812與R813//R814的分壓提供給IC的DEM引腳,當DEM引腳電壓超過OVP電壓閥值時,IC將進入輸出電壓過壓保護狀態,IC停止工作。
以上三種方案中:方fang案an一yi以yi及ji方fang案an二er均jun可ke被bei使shi用yong在zai自zi身shen反fan饋kui環huan路lu出chu問wen題ti以yi及ji輸shu出chu電dian壓ya被bei外wai部bu電dian壓ya強qiang製zhi提ti高gao時shi起qi作zuo用yong,而er方fang案an三san僅jin針zhen對dui與yu電dian源yuan自zi身shen反fan饋kui出chu問wen題ti時shi才cai起qi作zuo用yong。
而在針對單純的輸出電壓因外部電壓強製升高而導致的異常同樣有以下兩種可行方案:
(4)輸出過壓保護電路四
在輸出端增加一個鉗位二極管,原理如圖4所示:
圖4
工作原理分析:
當(dang)輸(shu)出(chu)端(duan)反(fan)灌(guan)電(dian)壓(ya)進(jin)入(ru)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)時(shi),輸(shu)出(chu)端(duan)穩(wen)壓(ya)管(guan)將(jiang)導(dao)通(tong),防(fang)止(zhi)電(dian)壓(ya)灌(guan)入(ru)導(dao)致(zhi)電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu)器(qi)件(jian)損(sun)壞(huai),同(tong)時(shi)缺(que)點(dian)相(xiang)較(jiao)為(wei)明(ming)顯(xian),穩(wen)壓(ya)管(guan)電(dian)壓(ya)鉗(qian)位(wei)時(shi)間(jian)較(jiao)短(duan),時(shi)間(jian)過(guo)長(chang)容(rong)易(yi)損(sun)壞(huai)。
(5)輸出過壓保護電路五
為(wei)解(jie)決(jue)輸(shu)出(chu)端(duan)反(fan)灌(guan)電(dian)壓(ya)時(shi)間(jian)較(jiao)長(chang)問(wen)題(ti),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)輸(shu)出(chu)端(duan)串(chuan)聯(lian)二(er)極(ji)管(guan)的(de)方(fang)式(shi),使(shi)得(de)反(fan)灌(guan)電(dian)壓(ya)無(wu)法(fa)進(jin)入(ru)電(dian)源(yuan)內(nei)部(bu),隻(zhi)能(neng)由(you)電(dian)源(yuan)向(xiang)外(wai)輸(shu)出(chu),而(er)不(bu)能(neng)外(wai)灌(guan)電(dian)壓(ya)進(jin)入(ru),但(dan)相(xiang)應(ying)的(de)會(hui)產(chan)生(sheng)其(qi)他(ta)問(wen)題(ti),因(yin)二(er)極(ji)管(guan)存(cun)在(zai)導(dao)通(tong)壓(ya)降(jiang),當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)較(jiao)大(da)時(shi),二(er)極(ji)管(guan)發(fa)熱(re)劇(ju)增(zeng),增(zeng)大(da)了(le)電(dian)源(yuan)損(sun)耗(hao),同(tong)時(shi)因(yin)導(dao)通(tong)壓(ya)降(jiang)原(yuan)因(yin)降(jiang)低(di)了(le)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)精(jing)度(du)。原(yuan)理(li)如(ru)下(xia)圖(tu)5所示:
圖5
因此該方案隻是用於輸出電流較小且輸出電壓精度不高的產品。
三、小結
congyishangwuzhongchangyongdianludeyuanliyijiyouquedianfenxilaikan,fangansiyijifanganwuzhizhenduiwaiguandianyaxingshideguoyabaohu,bushiyongyubutongchangjingyingyong,fanganyiyijifangansandejingduwentiyejiaoweimingxian,xiangduiyuyan,fanganerzhongjinyinguangouyiji431而增加的部分費用,在中大功率產品中影響並不大,市場在使用中更在意的是產品的穩定性和安全性。
目前,金升陽120W以上的機殼開關電源LM係列,導軌電源LI係列等產品均使用方案二的輸出過壓保護電路,提升整個係統的可靠性。
未(wei)來(lai),金(jin)升(sheng)陽(yang)也(ye)會(hui)持(chi)續(xu)響(xiang)應(ying)市(shi)場(chang)趨(qu)勢(shi),始(shi)終(zhong)如(ru)一(yi),深(shen)耕(geng)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin),腳(jiao)踏(ta)實(shi)地(di)將(jiang)民(min)族(zu)工(gong)業(ye)品(pin)牌(pai)發(fa)揚(yang)光(guang)大(da),為(wei)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)更(geng)優(you)質(zhi)的(de)產(chan)品(pin),為(wei)國(guo)產(chan)電(dian)源(yuan)崛(jue)起(qi)貢(gong)獻(xian)力(li)量(liang)。
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