高性能電源保護(hù)電路

     因?yàn)?strong>電源適配器在由它與負(fù)載所組成的整個(gè)電子系統(tǒng)中,不但要承受來(lái)自電網(wǎng)與外界的(諸如電壓跌落?浪涌與中斷?頻率變化?波形失真?持續(xù)噪聲?電磁干擾?瞬變等)不良影響的考驗(yàn),而還要經(jīng)受來(lái)自負(fù)載的(諸如過(guò)流?短路?瞬變?過(guò)電壓等方面)嚴(yán)格考驗(yàn)?因此,對(duì)于電源產(chǎn)品的設(shè)計(jì)師來(lái)講,僅對(duì)電源進(jìn)行常規(guī)的輸入?輸出性能設(shè)計(jì)是不夠的?還要對(duì)電源進(jìn)行在超額定條件下(例如強(qiáng)輻射?超壓?超溫?超載等)的設(shè)計(jì)?檢驗(yàn)?只有這樣,才能使電源在任何惡劣的條件下都能安全?可靠地工作?為了達(dá)到這一目的,設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到在任何超額定條件下都能使電源不致失效或損壞的措施。

1.理想的電源適配器保護(hù)電路的特性

最理想的電源適配器保護(hù)電路應(yīng)具有以下特性

①在進(jìn)入超額定條件時(shí),電源適配器能安全地自動(dòng)進(jìn)入自保護(hù)狀態(tài),例如輸入端的過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)?輸出端的過(guò)電壓/欠電壓保護(hù)?過(guò)載保護(hù)?短路保護(hù)以及過(guò)熱保護(hù)?

②電源適配器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)期間,其功耗愈小愈好

③電源適配器進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)期間,電子元器件的工作應(yīng)力愈小愈好,使電源進(jìn)入睡眠狀態(tài)?睡眠狀態(tài)一般有兩種方式:第一種是工作于極窄的脈沖寬度狀態(tài);第二種是工作于完全關(guān)斷與極窄的脈沖寬度相交替的間歇狀態(tài)?從元器件應(yīng)力和電源功耗方面來(lái)講,最好是間歇工作狀態(tài),保證即便電源長(zhǎng)期處于保護(hù)狀態(tài)也不損傷電源壽命?④保護(hù)電路具有自解除功能?電源的保護(hù)狀態(tài)解除后,電源能夠從睡眠狀態(tài)被自動(dòng)喚醒進(jìn)人正常工作狀態(tài)?

  ⑤保護(hù)電路的構(gòu)成愈簡(jiǎn)單愈好,最好無(wú)需再給保護(hù)線路另行提供電源適配器?

  ⑥保護(hù)電路本身的功耗愈小愈好,以保證提高電源適配器的整體效率

2高性能電源適配器保護(hù)電路

  下面介紹一種較為完善的保護(hù)電路,如圖2-65所示?T1為鑒流線圈,初級(jí)線圈以半匝串接入主振蕩管的D極(場(chǎng)效應(yīng)管)或C極(晶體三極管)?這樣接的最大好處在于:

圖2-65高性能保持電路圖

  ①鑒流線圈能最大程度地感應(yīng)到主振蕩管電流的變化情況

  ②T1鑒流線圈后級(jí)接法基本上是通用型PWM整流?濾波線路?相對(duì)于一般鑒別電源適配器總電流的方法,它的鑒流輸出功率大,易于后級(jí)的再處理,鑒流輸出的電壓Vom隨電源輸入電壓變化較小,其值主要取決于振蕩管上的電流脈動(dòng)波形的積分?這樣,就使輸入電壓的低端與高端能得到基本相同的過(guò)流保護(hù)特性。

RW為人工設(shè)定過(guò)流保護(hù)點(diǎn)的調(diào)節(jié)電位器;R3?R6?R9為正反饋電阻,用以設(shè)定保護(hù)點(diǎn)的閾值電壓;Rr為正溫度系數(shù)的熱敏電阻?電源適配器正常工作時(shí),Uom<<Uom,運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓Uo等于其截止電壓,約為0.2V,運(yùn)算放大器IC2的輸入端電壓Uoe<<Uom,Uour等于其截止電壓,約為0.2V?通過(guò)電阻將其接于UC2525A的⑩腳,此電平足以保證電路正常工作?一且輸出出現(xiàn)過(guò)載或短路現(xiàn)象,Uom>Uom,運(yùn)算放大器IC1的輸出電壓Uom變高,等于運(yùn)放最大輸出電壓幅度,約為Vc-2V?此時(shí),電源馬上給電容C4充電,使運(yùn)算放大器IC2的輸入端電壓Uon>>Uom,Uour變高,此電平足以保證電路UC2525A完全關(guān)閉,使電源進(jìn)入停止工作期?在此期間,鑒流輸出電壓Uo為零,Uom<<Uom,運(yùn)算放大器IC1的輸出   電壓Uom又將等于其截止電壓,約為0.2V?此時(shí),因?yàn)殡娙軨4上的電壓Uom不能突變,必須通過(guò)電阻R7放電,R7?C4取值較大,通過(guò)改變R7或C4的值來(lái)調(diào)節(jié)停止工作期的時(shí)間?只有當(dāng)Uoms放電到Uo<Uom時(shí),Uour才變低,電源重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)?如果過(guò)流狀態(tài)依然存在的話,電源又將進(jìn)入停止工作期?如此周而復(fù)始?在保護(hù)期間,UC2525A推動(dòng)級(jí)上的工作波形如圖2-66所示?

  調(diào)節(jié)R7?C4值,使T2>>T1,保證電源適配器在真正意義上進(jìn)入睡眠狀態(tài)?從電路分析可以看出,因?yàn)橛辛薘7?VD5?C4組成的充?放電回路,通過(guò)二極管VD5充電快而放電慢,加之R3?R7正反饋電阻設(shè)定閾值保證Uout的輸出狀態(tài)只有兩種,即高電平或低電平?如果沒(méi)有R7?VD5?C4組成的充?放電回路,則T2約等于T1,對(duì)  UC2525A的⑩腳電壓來(lái)說(shuō)將出現(xiàn)0.6~0.8V頻繁變化,將使電源處于頻繁的啟動(dòng)與關(guān)閉狀態(tài),對(duì)振蕩管極為不利,也最容易損壞功率管?

  借助上述電路,可以很容易地構(gòu)成輸入過(guò)/欠壓保護(hù)電路?輸出過(guò)/欠壓保護(hù)電路以及過(guò)熱保護(hù)電路?在此,僅以附加過(guò)熱保護(hù)為例,說(shuō)明如下?如圖2-65所示,過(guò)熱保護(hù)電路由IC3及其周邊元件組成?當(dāng)電源適配器的溫度沒(méi)有超過(guò)設(shè)定溫度時(shí),Um1<U?2,運(yùn)放IC3的輸出電壓U?為低電平?由于有二極管VD6的存在,此時(shí)IC3的輸出電壓Uo不會(huì)影響到UoP?也就是說(shuō)在過(guò)熱保護(hù)電路未起作用時(shí),它不會(huì)影響到上述的過(guò)流保護(hù)電路的性能?當(dāng)電源適配器溫度降低到超溫保護(hù)點(diǎn)以下時(shí),電源才能重新進(jìn)入正常工作狀態(tài)?依此類推,可以構(gòu)成其他輸入輸出過(guò)/欠壓保護(hù)電路?在此,不再一一贅述?

  根據(jù)上述設(shè)計(jì)原則,同樣可以類推出諸如F494?F3825A?F384X系列?F3524等幾乎所有PWM型芯片所組成的各種電路形式?

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