开关电源限流保护电路的原理分析

引言

电力电子设备与我们的工作和生活关系越来越密切，电子设备一个核心的部分就是电源．电源作为一切电子产品的供电设备．可靠的性能只是其一， 重要的是电源的保护功能。在我们生活看到常见的一些负载，比如说电梯，地铁屏蔽门等，这些都是感性负载，当屏蔽门开门时，需要大电流来驱动，同样关门时也需要大电流来驱动．而且在开关门时容易过载。时间也要求过载能维持1S左右，系统也不能保护，这样对电力电子系统的可靠性。稳定性要求就非常高。

目前，大部分电力电子设备中都是采用过流后保护、逐波限流、过载限流和短路保护，而不能满足部分感性负载，比如能维持一定的过载时间后再限流，要求系统不保护，并且需要动态响应快和高可靠性。

1 常用的限流保护电路

1．1电阻初级限流电路

过电流的设定一般为额定电流的110％ ～130％，一般都是自恢复型的。

图1所示。是比较常用的过流保护电路．主要是检测反激或正激变换器中的初级的电流大小，通过IC来控制PWM的驱动方波。

对于图1，是由UC3845构成的开关电源部分电路，UC3845的脚7为供电端，为UC3845提供启动电压；引脚2VFB为误差放大器的反相输入端，为UC3845提供负反馈电压，其规律是此脚电压越高驱动脉冲的占空比越小，以此稳定输出电压。脚4和脚8外接的R54、C41决定了振荡频率。其振荡频率的较大值可达500kHz。R42、C36 用于改善增益和频率特性。脚6输出的方波信号经 。R8、R9分压后驱动MOSFEF功率管；变压器一次侧绕组的能量传递到二次侧各绕组，经整流滤波后输出各数值不同的直流电压供负载使用。

1．2逐波限流电路

逐波限流电路是高频大功率开关电路的过载保护电路，电路一般采用比较器监测电流的大小，以减少电流检测环节，加快电流检测速度，有效缩短限流时间；前级RC滤波对限流速度有影响，但对于干扰有很大的抑制作用，能避免误封锁动作的发生。当电路检测到开关管过流时封锁开关管驱动脉冲，过流信号消失后保持驱动脉冲的封锁状态，直至下一开通脉冲到来时再解除封锁。其主要优点是不仅能对开关管过载做出有效的保护，而且避免了开关管在开通周期内多次开关所带来的损伤。输出电流达额定电流的3．75～4．2倍时，实现PULSEBYPULSE限流。

2 一种安全可靠的过载限流控制到额定电流的电路

以上介绍的两种限流保护电路，可以起到保护电路的作用，但是不能满足部分感性过载问题，以下我们主要介绍一种可以短时间过载后电流限制到额定电流的控制电路。

(1)电路原理图

短时间过载后电流限制到额定电流的控制电路如图2所示。

(2)工作原理解析

① 当输出电流小于20A(额定电流)时

② 当输出电流为20～50A(过载)时

③ 当输出电流为大于50A(过载)时

3 限流电路实际应用比较

对于以上介绍的3种限流电路，在实际使用中，应用对比如表1所列

(1) 电阻初级限流的特点

所用元器件少，调试比较容易。

(2)逐波限流的特点

对于限流速度，过流发生到封锁驱动脉冲时间应尽量短(太大的延迟会使限流点超出范围)，但不能产生误封锁；对于驱动脉冲封锁解除时间，只能在下一开通周期解除封锁。以避免开关管在一个开通周期内多次开关。

(3) 额定电流限流电路的优点

采用一种短时间过载后电流限制到额定电流的控制电路，电路结构简单，动态响应快，可靠性高，能满足部分感性负载过载问题。

4 结束语

电源作为一切电子产品的供电设备。性能虽是产品的基本要求，但是电源自身的保护措施也尤为重要，本文介绍了3种限流保护的措施，对于额定限流保护电路，根据实际电路原理分析，在短时间过载后电流可以限制到额定电流，以保证电源正常工作。关于限流保护电路，还有基极驱动限流、无功耗限流等其它保护电路，各有其优势．设计时可根据实际需要选择合适的限流电路，以达到理想的保护措施，提高电源的可靠性。