概 述
　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展彤笼，電力電子設(shè)備與人們的工作皇耗、生活的關(guān)系日益密切任内，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源，因此直流開關(guān)電源開始發(fā)揮著越來越重要的作用燕紊，并相繼進(jìn)入各種電子塌或、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機唧痴、通訊乞瑰、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了直流開關(guān)電源[1-3]噩五。同時隨著許多高新技術(shù)排击，包括高頻開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)碳携、功率因數(shù)校正技術(shù)患漆、同步整流技術(shù)、智能化技術(shù)临辰、表面安裝技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展任础，開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新讲媚，這為直流開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。但是由于開關(guān)電源中控制電路比較復(fù)雜焰究，晶體管和集成器件耐受電裆操、熱沖擊的能力較差，在使用過程中給用戶帶來很大不便炉媒。為了保護(hù)開關(guān)電源自身和負(fù)載的安全踪区，根據(jù)了直流開關(guān)電源的原理和特點，設(shè)計了過熱保護(hù)吊骤、過電流保護(hù)缎岗、過電壓保護(hù)以及軟啟動保護(hù)電路。

　　2 開關(guān)電源的原理及特點

　　2.1工作原理

　　直流開關(guān)電源由輸入部分白粉、功率轉(zhuǎn)換部分传泊、輸出部分、控制部分組成鸭巴。功率轉(zhuǎn)換部分是開關(guān)電源的核心眷细，它對非穩(wěn)定直流進(jìn)行高頻斬波并完成輸出所需要的變換功能。它主要由開關(guān)三極管和高頻變壓器組成奕扣。圖1畫出了直流開關(guān)電源的原理圖及等效原理框圖薪鹦，它是由全波整流器，開關(guān)管V惯豆，激勵信號，續(xù)流二極管Vp犀刀，儲能電感和濾波電容C組成葬籽。實際上，直流開關(guān)電源的核心部分是一個直流變壓器饮茬。

　　2.2特點

　　為了適應(yīng)用戶的需求努示，國內(nèi)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是通過改善二次整流器件的損耗拉狸，并在功率鐵氧體(Mn-Zn)材料上加大科技創(chuàng)新盾峭，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(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展稿纺，在電路板兩面布置元器件甫碉，以確保開關(guān)電源的輕、小谭驮、薄蝗质。因此直流開關(guān)電源的發(fā)展趨勢是高頻、高可靠齐秕、低耗沈机、低噪聲仙蛉、抗干擾和模塊化。

　　直流開關(guān)電源的缺點是存在較為嚴(yán)重的開關(guān)干擾碱蒙，適應(yīng)惡劣環(huán)境和突發(fā)故障的能力較弱荠瘪。由于國內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與一些技術(shù)先進(jìn)國家還有一定的差距赛惩，因此直流開關(guān)電源的制作技術(shù)難度大巧还、維修麻煩和造價成本較高，

　　3 直流開關(guān)電源的保護(hù)

　　基于直流開關(guān)電源的特點和實際的電氣狀況坊秸，為使直流開關(guān)電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障情況下安全可靠地工作麸祷，本文根據(jù)不同的情況設(shè)計了多種保護(hù)電路。

　　3.1過電流保護(hù)電路

　　在直流開關(guān)電源電路中褒搔，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路阶牍、電流增大時不被燒毀。其基本方法是星瘾，當(dāng)輸出電流超過某一值時走孽，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止琳状，自動切斷電路電流伶葵。如圖1所示，過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4菜册、R5組成蕴续。電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用蓄棘，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高贰宰，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路)褥欺，對穩(wěn)壓電路沒有影響芍迫。當(dāng)電路短路時，輸出電壓為零盔鬼，BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地哪趟，則BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路)，從而使調(diào)整管BG1 基極和發(fā)射極近于短路女饺，而處于截止?fàn)顟B(tài)纹怨，切斷電路電流，從而達(dá)到保護(hù)目的誊酌。

　　3.2過電壓保護(hù)電路

　　直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)部凑。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源(諸如蓄電池和整流器)的電壓如果過高,將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此開關(guān)電源中有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。圖3為用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路碧浊，在該電路中涂邀，當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時瘟仿，穩(wěn)壓管擊穿，有電流流過電阻R比勉，使晶體管T導(dǎo)通劳较，繼電器動作，常閉接點斷開浩聋，切斷輸入观蜗。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。

 　　3.3 軟啟動保護(hù)電路

　　開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜衣洁，開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感墓捻、大電容的輸入濾波器。在開機瞬間,濾波電容器會流過很大的浪涌電流,這個浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍坊夫。這樣大的浪涌電流會使普通電源開關(guān)的觸點或繼電器的觸點熔化,并使輸入保險絲熔斷砖第。另外，浪涌電流也會損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞蛾藐。為此,開機時應(yīng)該接入一個限流電阻,通過這個限流電阻來對電容器充電瘤希。為了不使該限流電阻消耗過多的功率，以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機暫態(tài)過程結(jié)束后保懈，用一個繼電器自動短接它,使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電答艘，這種電路稱之謂直流開關(guān)電源的“軟啟動”電路 。

如圖4(a)所示锉辫，在電源接通瞬間息体，輸入電壓經(jīng)整流橋(D1～D4)和限流電阻R1對電容器C充電，限制浪涌電流熬魄。當(dāng)電容器C充電到約80%額定電壓時姐药，逆變器正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號滔壳，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R1，開關(guān)電源處于正常運行狀態(tài)朴轰。為了提高延遲時間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動作抖動振蕩武填，延遲電路可采用圖4(b)所示電路替代RC延遲電路。

　　3.4過熱保護(hù)電路

　　直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積唆阿，使其單位體積內(nèi)的功率密度大大提高益涧，因此如果電源裝置內(nèi)部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求沒有相應(yīng)提高，必然會使電路性能變壞驯鳖，元器件過早失效闲询。因此在大功率直流開關(guān)電源中應(yīng)該設(shè)過熱保護(hù)電路。 　　本文采用溫度繼電器來檢測電源裝置內(nèi)部的溫度浅辙，當(dāng)電源裝置內(nèi)部產(chǎn)生過熱時扭弧，溫度繼電器就動作阎姥，使整機告警電路處于告警狀態(tài)，實現(xiàn)對電源的過熱保護(hù)鸽捻。如圖5(a)所示呼巴，在保護(hù)電路中將P型控制柵熱晶閘管放置在功率開關(guān)三極管附近，根據(jù)TT102的特性(由Rr值確定該器件的導(dǎo)通溫度御蒲，Rr越大衣赶，導(dǎo)通溫度越低)，當(dāng)功率管的管殼溫度或者裝置內(nèi)部的溫度超過允許值時厚满，熱晶閘管就導(dǎo)通府瞄，使發(fā)光二極管發(fā)亮告警。倘若配合光電耦合器斤卒，就可使整機告警電路動作蹂孽，保護(hù)開關(guān)電源。該電路還可以設(shè)計成如圖5(b)所示连谁，用作功率晶體管的過熱保護(hù)绸搞，晶體開關(guān)管的基極電流被N型控制柵熱晶閘管TT201旁路，開關(guān)管截止醋皂，切斷集電極電流,防止過熱亭结。

　　4 小結(jié)

　　文中主要討論了直流開關(guān)電源內(nèi)部器件的各種保護(hù)方式，并介紹了一些具體電路辖芍。對一個給定的直流開關(guān)電源來說臀嘱，保護(hù)電路是否完善并按預(yù)定設(shè)置工作，對電源裝置的安全性和可靠性至關(guān)重要所硅。因為開關(guān)電源的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)具有多樣性嘴父，所以對具體電源裝置而言，應(yīng)選擇合理的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)营稼。在實際應(yīng)用中企悦，通常選用幾種保護(hù)方式加以組合的方式構(gòu)成完善的保護(hù)系統(tǒng)，確保直流開關(guān)電源的正常工作宏赘。

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