一款開關(guān)電源保護(hù)電源電路最實(shí)用的設(shè)計(jì)方案

本文通過對(duì)單結(jié)晶體管與晶閘管組合構(gòu)成的電壓保護(hù)電路構(gòu)成的電壓保護(hù)電路工作原理的分析，提出一種利用LM339電壓比較器來完成開關(guān)電源的過、欠壓及過熱保護(hù)電路，使得保護(hù)電路更加簡(jiǎn)單，成本大大降低。

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子設(shè)備與們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，因此開關(guān)電源開始發(fā)揮著越來越重要的作用。同時(shí)隨著許多高新技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新。開關(guān)電源的設(shè)計(jì)要以安全性、可靠性為首要原則，在各種指標(biāo)滿足正常使用要求的條件下，為使電源在突發(fā)故障情況下安全可靠地工作，需要加入各種保護(hù)電路，保護(hù)開關(guān)電源本身不致因過、欠壓而損壞，保護(hù)電路是否可靠，與開關(guān)電源的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

單結(jié)晶體管和晶閘管過、欠壓保護(hù)

單結(jié)晶體管和晶閘管過、欠壓保護(hù)電路是在開關(guān)電源的輸入端并聯(lián)一晶閘管，當(dāng)開關(guān)電源的電壓某種原因產(chǎn)生過、欠壓時(shí)，通過檢測(cè)放大電路對(duì)晶閘管提供信號(hào)，使得晶閘管導(dǎo)通而使斷路器跳閘，達(dá)到保護(hù)的目的。此保護(hù)電路適用于小功率場(chǎng)合的電源，而且當(dāng)輸入電壓欠壓時(shí)，由于電容C上的電壓不能突變，其上仍有欠壓時(shí)的充電電壓，還會(huì)保持導(dǎo)通，且含有體積大， 響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)， 價(jià)格貴的大功率繼電器或斷路器。

基于LM339 比較器的過壓、欠壓和過熱綜合保護(hù)

除了電子元器件自身特性之外，溫度也是影響開關(guān)電源可靠性的重要因素之一。電源設(shè)備可靠性設(shè)計(jì)技術(shù)統(tǒng)計(jì)資料表明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降 10%；溫升50℃時(shí)的壽命只有溫升25℃時(shí)的1/6。為了避免開關(guān)電源的元器件因過熱造成損壞，在開關(guān)電源中設(shè)置過熱保護(hù)電路也是必要的。

　圖1 過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路。

圖1電路是利用一個(gè)四比較器LM339與幾個(gè)分立電子元器件構(gòu)成的過壓、欠壓、過熱保護(hù)電路。

工作原理：輸入電壓可以由交流電源整流濾波后取得，它表明的是輸入開關(guān)電源電壓的變化。調(diào)整Rp2可以調(diào)節(jié)過壓、欠壓動(dòng)作的電壓閾值。N1欠為壓比較器，當(dāng)輸入電平(Vc《Va)時(shí)，比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。N2為過壓比較器，當(dāng)輸入高電平(Vc》Vb)時(shí)，比較器輸出的也是低電平，因而驅(qū)動(dòng)信號(hào)也被封鎖。當(dāng)對(duì)比的信號(hào)電壓Vc位于門限電壓之間(Va《Vc《Vb)時(shí)，輸出高電平，開關(guān)電源正常工作。

窗口電壓：

ΔV=Vb-Va

此電壓是用來判斷輸入信號(hào)電壓是否位于設(shè)定的動(dòng)作電壓閾值之間。器件R5，C 、D組成延時(shí)電路，防止在通電瞬間，沖擊電壓過高，開關(guān)電源還未工作，而造成而過壓誤保護(hù)，致使開關(guān)電源無法啟動(dòng)。N3為過熱比較器，N3的反相輸入加一個(gè)固定的參考電壓，它的阻值取決于R3。同相端的電壓就等于Rt的電壓降(Rt為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻)，Rt與R7串聯(lián)構(gòu)成分壓器，適當(dāng)選取R7的阻值，使N3在可靠的溫度閾值動(dòng)作。當(dāng)溫度高于溫度閾值時(shí)，Rt阻值下降，N3的“+”端電壓小于“-”端電壓，N3反轉(zhuǎn)，輸出為低電平。比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)；N4用于外部故障應(yīng)急關(guān)機(jī)，當(dāng)其正向端輸入低電平時(shí)，比較器輸出低電平封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于四個(gè)比較器的輸出端是并聯(lián)的，無論是過壓、欠壓還是過熱任何一種故障發(fā)生，比較器輸出低電平，封鎖信號(hào)輸出，使電源停止工作，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的保護(hù)。