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。
本文通過對單結(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)電路更加簡單,成本大大降低。
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),通過檢測放大電路對晶閘管提供信號,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,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。
開關(guān)電源保護(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。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)信號也被封鎖。當(dāng)對比的信號電壓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;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。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,封鎖信號輸出,使電源停止工作,實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的保護(hù)。
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