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开关电源安全保护电路剖析

2017-03-03 11:58
九一隐士
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对于开关电源而言,安全、可靠性历来被视为重要的性能之一。开关电源在电气技术指标满足电子设备正常使用要求的条件下,还要满足外界或自身电路或负载电路出现故障的情况下也能安全可靠地工作.为此, 须有多种保护措施。对保护电路的特点分析,对存在不足期待克服,希望设计出更安全、更可靠的保护电路。

1、浪涌电流电路剖析

浪涌电流是由于电压突变所引起。如电子设备在第一次加电压时,由于大容量电源电容器充电引起的涌入初始电流?? ?? ?? 开机浪涌电流;又如直击雷、感应雷沿着电源线进入开关电源的突变电压所产生瞬态电流雷浪涌电流。浪涌电流上升时间非常快, 持续时间非常短,破坏作用非常大。为防止或减轻浪涌电流的破坏, 设置抑制浪涌电流或将浪涌电流转移到地线等方式来保护开关电源避免浪涌电流的损害。

1.1 启动限流保护

开关电源的初级整流电路有大容量滤波电容,开机瞬间整流管向这些大电容充电, 使整流管瞬时电流超过额定值。为减小开机启动限流( 浪涌电流) ,开关电源通常都设有抗冲击电路. 如图1 电路, 在开机瞬间, 开关电源变压器的3、4 绕组电压为0V, VD5截止, 晶闸管VD6 的G、K 极间电压为0V, VD6 截止。充电电流路径: AC220V→VD1- 4 正极→大电容C1→地→R2→VD1- 4 负极。由于R2 有阻碍大电流作用( 一般设为3. 3Ω??) , 因此能有效限制开机浪涌电流。

开关电源正常工作后, 开关电源变压器的1、2绕组上产生感应电压, 对C2 充电( 充电时间常数约等于R3×C2) , 使VD6 导通, 整流电流不再经R2, 而是经VD6 的A、K 极返回整流桥VD1- 4 的负极. 也就是说, 在正常工作状态, VD6 将R2 短路, 防止R2产生功耗。R2 仅在开机瞬间起作用。

用晶闸管作启动限流保护安全可靠,但电路比较复杂些, 从电路成本和电路简捷等角度来说用温控电阻作启动限流保护, 它既经济又简单更安全可靠,如图3。

1.2 雷浪涌电流保护

电网输电线受到雷击或感应雷时, 输电线中的感应突变电压会产生浪涌电流. 为防范雷浪涌电压和电流冲击, 常在电源的输入端并联一个或几个压敏电阻来释放雷浪涌电流的冲击. 图2 电路是用压敏电阻来防范雷浪涌电流, 压敏电阻Rv 常状态下呈高阻抗( 近似开路) , 当电网输电线遇到雷击或感应雷, 压敏电阻Rv 两端瞬间超过它的启动电压, 它将立即由高阻抗变为低阻抗( 近似短路) , 使雷浪涌电流释放, 同时交流保险丝F 熔断, 起到防输电线被雷击或感应雷而损坏电子设备的目的。

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