过载保护电路图设计(六)
开关电源的过载保护电路设计
1、恒功率控制过载保护电路
UC3842控制的电流型反激式开关电源原理图如图1所示,它采用双环控制模式,一个是检测输出电压的电压外环,一个是检测开关电流的电流内环,而与电流内环并行的是逐周期限流的功率限制模块。其中Uin为全电压范围全桥整流后的直流电压,Uth对应PWM芯片的限制功率点,由于齐纳二极管Z1的作用,Uth的电压值钳位在1V,使电感峰值电流受到限制,进而实现功率限制。当输出负载达到功率限制点后,随着负载电流的继续增大,输出电压将降低,进入恒功率控制阶段;由于提供给控制芯片供电的辅助电源电压反映输出电压,当输出电压降低到一定程度,辅助电源将不能维持IC正常供电,电源将做重复的关断重启动作,进入打嗝模式(Hiccup-mode)保护阶段;负载恢复正常后,电源恢复正常工作。根据上述原理可知图2所示的恒功率控制过载保护电路输出电压与输出电流关系。
值得注意的是,从开关电流取样至开关管Q1关断存在传输延迟,包括控制芯片从电流取样输入至输出的传输延迟(UC3842的典型值是150ns)、开关管Q1的关断延迟以及用于消除开关电流前沿尖峰的滤波电路造成的延迟。这段延迟时间会使在全电压范围工作(90~264Vac)的开关电源低压工作与高压工作的最大功率点不一致,实际应用中需要加入输入电压补偿电路进行补偿,以减小高输入电压与低输入电压时最大功率点的差异。如图1所示,即该电路通过补偿电阻RP、RS2对侦测的开关电流信号叠加一个随输入电压变化的直流分量来实现补偿作用。实际应用中,RS2取值为1k:左右,以保证RP的取值足够大以及对控制IC进行保护。下面将分别介绍不连续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)两种情况下RP与RS1的求法。图3为分别在两种模式下补偿后的开关电流波形图。其中,Ith为UC3842的最大电流取样输入门限,其值为Uth与检测电阻RS1的比值,ICL、ICH为低压与高压输入时的补偿电流,td为从开关电流取样输入至开关管Q1关断的传输延迟,IPH为高输入电压时的开关电流峰值,IPL为低输入电压时的开关电流峰值。
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