開關(guān)電源中幾種過流保護(hù)方式的比較

555集成時(shí)基電路是一種新穎的、多用途的模擬集成電路，有LM555，RCA555，5G1555等，其基本性能都是相同的，用它組成的延時(shí)電路、單穩(wěn)態(tài)振蕩器、多諧振蕩器及各種脈沖調(diào)制電路，用途十分廣泛，也可用于直接變換器的控制電路。

555時(shí)基電路由分壓器R1、R2、R3，兩個(gè)比較器，R-S觸發(fā)器以及兩個(gè)晶體管等組成，電路在5～18V范圍內(nèi)均能工作。分壓器提供偏壓給比較器1的反相輸入端，電壓為2Vcc/3，提供給比較器2的同相輸入端電壓為Vcc/3，比較器的另兩個(gè)輸入端腳2、腳6分別為觸發(fā)和門限，比較器輸出控制R-S觸發(fā)器，觸發(fā)器輸出供給輸出級(jí)以及晶體管V1的基極。當(dāng)觸發(fā)器輸出置高時(shí)，V1導(dǎo)通，接通腳7的放電電路；當(dāng)觸發(fā)器輸出為低時(shí)，V1截止，輸出級(jí)提供一個(gè)低的輸出阻抗，并且將觸發(fā)器輸出脈沖反相。當(dāng)觸發(fā)器輸出置高時(shí)，腳3輸出的電壓為低電平，觸發(fā)器輸出為低時(shí)，腳3輸出的電壓為高電平。輸出級(jí)能夠提供的最大電流為200mA，晶體管V2是PNP管，它的發(fā)射極接內(nèi)部基準(zhǔn)電壓Vr，Vr的取值總是小于電源電壓Vcc，因此，若將V2的基極（腳4復(fù)位）接到Vcc上，V2的基—射極為反偏，晶體管V2截止。

圖6為用555做限流保護(hù)的電路，其工作原理如下：UC384X與S1及T1組成一個(gè)基本的PWM變換器電路。UC384X系列控制IC有兩個(gè)閉環(huán)控制回路，一個(gè)是輸出電壓Vo反饋至誤差放大器，用于同基準(zhǔn)電壓Vref比較之后產(chǎn)生誤差電壓（為了防止誤差放大器的自激現(xiàn)象產(chǎn)生，直接把腳2對(duì)地短接）；另一個(gè)是變壓器初級(jí)電感中的電流在T2次級(jí)檢測(cè)到的電流值在R8及C7上的電壓，與誤差電壓進(jìn)行比較后產(chǎn)生調(diào)制脈沖的脈沖信號(hào)。當(dāng)然，這些均在時(shí)鐘所設(shè)定的固定頻率下工作。UC384X具有良好的線性調(diào)整率，能達(dá)到0.01％/V；可明顯地改善負(fù)載調(diào)整率；使誤差放大器的外電路補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)得到簡(jiǎn)化，穩(wěn)定度提高并改善了頻響，具有更大的增益帶寬乘積。UC384X有兩種關(guān)閉技術(shù)；一是將腳3電壓升高超過1V，引起過流保護(hù)開關(guān)關(guān)閉電路輸出；二是將腳1電壓降到1V以下，使PWM比較器輸出高電平，PWM鎖存器復(fù)位，關(guān)閉輸出，直到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的到來，將PWM鎖存器置位，電路才能重新啟動(dòng)。電流互感器T2監(jiān)視著T1的尖峰電流值，當(dāng)發(fā)生過載時(shí)，T1的尖峰電流迅速上升，使T2的次級(jí)電流上升，經(jīng)D1整流，R9及C7平滑濾波，送到IC1的腳3，使IC1的腳1電平下降（注意：接IC1腳1的R3，C4必須接成開環(huán)模式，如接成閉環(huán)模式則過流時(shí)555的腳7放電端無法放電）。IC1的腳1與IC2的腳6相連接，使IC2的比較器1同相輸入端的電壓降低，觸發(fā)器Q輸出高電平，V1導(dǎo)通，IC2的腳7放電，使IC1的腳1電平被拉低于1V，則IC1輸出關(guān)閉，S1因無柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)而關(guān)閉，使電路得到保護(hù)。若過流不消除，則重復(fù)上述過程，IC1重新進(jìn)入啟動(dòng)、關(guān)閉、再啟動(dòng)、再關(guān)閉的循環(huán)狀態(tài)，即“打嗝”現(xiàn)象。而且，過負(fù)載期間，重復(fù)進(jìn)行著啟振與停振，但停振時(shí)間長(zhǎng)，啟振時(shí)間短，因此電源不會(huì)過熱，這種過負(fù)載保護(hù)稱為周期保護(hù)方式（當(dāng)輸入端輸入電壓變化范圍較大時(shí)，仍可使高、低端的過流保護(hù)點(diǎn)基本相同）。其振蕩周期由555單穩(wěn)多諧振蕩器的RC時(shí)間常數(shù)τ決定，本例中τ=R1C1，直到過載現(xiàn)象消失，電路才可恢復(fù)正常工作。電流互感器T2的選擇同1.3的互感器計(jì)算方法。

圖6 用555做限流保護(hù)電路

圖6電路，可以用在單端反激式或單端正激式變換器中，也可用在半橋式、全橋式或推挽式電路中，只要IC1有反饋控制端及基準(zhǔn)電壓端即可，當(dāng)發(fā)生過流現(xiàn)象時(shí)，用555電路的單穩(wěn)態(tài)特性使電路工作在“打嗝”狀態(tài)下。

1.5 幾種過流保護(hù)方式的比較

幾種過流保護(hù)方式的比較如表1所列。

表1 幾種過流保護(hù)方式的比較

2 結(jié)語(yǔ)

作者經(jīng)過長(zhǎng)期的研發(fā)與生產(chǎn)，比較了開關(guān)電源中所使用的各種過流保護(hù)方法，可以說，幾乎沒有一種過流保護(hù)方式是萬能的，只有用555的保護(hù)方式性能價(jià)格比是較好的。一般來說，選擇何種過流保護(hù)方式，都要結(jié)合具體的電路變換模式而做出相應(yīng)的選擇。只有經(jīng)過認(rèn)真的分析，大量的實(shí)驗(yàn)才能找到最適合的過流保護(hù)方式。保護(hù)方式設(shè)計(jì)的合理、有效，意味著產(chǎn)品的可靠性才可能更高。