淺談開關電源過流保護電路設計

李航 趙娟娟

摘要：電子設備的能量主要來自于開關電源，開關電源的保護電路有時可以保證電子設備的安全性。據統計，近90%的電子設備的安全問題都來自于開關電源保護電路設計。本文主要分析了開關電源的設計原則和相應的保護電路的特性，指出這些電路和各種保護方法的缺點，并提供用于開關電源保護電路的在未來的設計基準。

關鍵詞：開關電源;過電流;過電壓;保護電路

中圖分類號：TM773?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）05-0059-01

Abstract：The?energy?of?electronic?equipment?mainly?comes?from?the?switching?power?supply，the?switching?power?supply?protection?circuit?can?sometimes?ensure?the?safety?of?electronic?equipment.?According?to?statistics，nearly?90?percent?of?the?safety?problems?of?electronic?equipment?are?caused?by?switching?power?supply?protection?circuit?design.?This?paper?mainly?analyzes?the?design?principles?of?switching?power?supply?and?the?characteristics?of?corresponding?protection?circuits，points?out?the?disadvantages?of?these?circuits?and?various?protection?methods，and?provides?the?design?criteria?for?switching?power?supply?protection?circuits?in?the?future.

Key?words：switching?power?supply;Over?current;Overvoltage;Protection?circuit

引言：隨著電子技術的飛速發展，許多新的電子設備已經出現，這是從電源分不開的。可以說，該開關電源是所有電子設備的電源，本文所說的開關電源實際上指的是微小型電源和中型電源所用的一種主流產品。也是調節線性電源的一種產品。從前傳統的線性電源是通過晶體管來調節的，因此工作效率很低。隨著開關電源的出現，傳統的線性電源已經漸漸被取代。開關電源顧名思義就是通過控制開關的時候以此來保持穩定電壓的輸出。

1?開關電源簡介

該開關電源主要使用現代電子電源技術以控制切換量和切換時間比。它是一個開關電源，可以有效地確保輸出電壓的穩定性。開關電源通常由集成電路和MOSFET多脈沖寬度（PWM）控制器控制。通過比較開關電源和線性電源，發現它們的成本隨著輸出功率增大。如果它們是相同的電源的節點上，那么線性電源的成本一定是比開關電源要高的。隨著時代的發展和電力電子技術的不斷創新，開關電源技術已經變得越來越成熟和創新。這將使供電成本反轉點更加接近完善的電子技術指標和限制使用要求，諸如浪涌電流和保護電路，欠壓，高溫，過流，短路和其他高電壓。另外，在相同的開關電源電路中，不同類型的保護電路的設計必須連接并相互協調。這個問題必須認真對待。

2?短路保護簡介

在預設的輸出電平，開關電源的設計通常是安全的。但是，有時有必要避免為了避免過大的電流短路。目前，一般的電流限制電路可以基本保護電路。如果在電源的負載的短路，PWM控制器可以直到短路故障被消除，并且該輸出被關斷迅速作出反應。本文所設計的電路位于所述電流限制電路的初級側。在短路保護電路的電阻，主電流的峰值會產生成比例的電壓降。電阻由電壓控制。如果確定該電阻兩端的電壓降達到合適的電壓限度時，PWM控制器的驅動程序將立即響應以停止電流輸出，然后關掉電源的總輸出。相對來說，這個電路是一個快速，準確的電流限制電路。通過適當地減小電阻損失，電源的工作效率可進一步提高。

3?過電壓的保護電路簡介

事實上過電壓保護電路的功能是，當輸出的電壓遠遠的超出了所規定的范圍時，高輸出電壓得到響應，電路會自動關閉輸出。這是為了防止LCD裝置的損害。然而，在日常生活的實際應用之中，大多數的電源開關會停止工作“不輸出”，然后會出現一個問題的情況下，這就是為什么它是必要建立一個過壓保護電路？其原因如下。在可調節輸出電路，首先使用過電壓保護，以防止過電壓的輸出。其次，當過電壓時，它是不太可能在這種情況下，即使發生，且必須在安全范圍內得到保證。因此，只有通過添加過電壓保護電路可以將它起到一定的預防作用，并確保最大的安全性。通常，開關電源是類似于具有多個輸出（+1，+5V，+3.3V）的PC電源。憑借獨特的OVP保護芯片，如dwa1o6，inss406等。目前，對于本組的輸出功率沒有專門的保護芯片。因此，有必要設計相應的保護電路。

4?光電隔離器繼電器的過流保護電路設計

設計此保護電路的主要目的是為了自動停止PWM芯片中，開關漏電電流達到2a的脈沖寬度輸出，并保護核心芯片和電路組件。因此，選擇一個2Ω的高精度電阻器具有1/100或更高的精度，而當選擇3V的齊納二極管時。這確保了當開關電流超過2a時，光隔離器發射極和光電隔離發射機接收機能夠亮起。同時，當電流達到2.1A時，電路斷開的速度慢，并且電流具有大的影響，但它具有的可靠性和穩定性的優點。

5?達林頓管繼電器的過流保護電路設計

設計此種保護電路其目的是為了能夠自動停止PWM芯片中，開關漏電電流達到2a的脈沖寬度輸出，并保護核心芯片和電路組件。因此，當選擇高精度的0.7Ω電阻器具有1/100或更高的精度，以確保當所述開關電流超過2a中，從常閉狀態的開關閉合。在PWM芯片關閉電源并停止工作，從而保護了開關管以及其他重要的電路。同時當漏電電流達到2.07A，工作原理和電路繼電器的處于保護狀態。該電路采用繼電器作為斷路器，斷開速度慢，并且電流具有大的影響，但它具有的可靠性和穩定性的優點。

6?光電隔離器TL431的過流保護電路設計

這種設計的主要目的是為了自動停止PWM芯片中，開關漏電電流達到2a的脈沖寬度輸出，并保護核心芯片和電路組件。因此，當選擇的是高精度2Ω的電阻時，高于1/100，而選擇3?V穩壓二極管才能保證開關電流超過2A時，光電隔離器發光。

從上圖中我們可以看出它具有開關速度快和高靈敏度的特性。但是，在電路中，這應該是進一步的電路設計，以消除殘余電壓，否則可能會帶來隱患。

7?結論

在開關電源的實際設計過程中，過電流保護電路的具體設計方法將根據電源的具體要求來確定。設計這三個電路時，將開關電源設計的具體要求進行了充分的考慮。實踐證明，本文設計了3種開關電源的過流保護電路，具有良好的生產效率和實用價值。

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