详解开关电源原理及保护电路 —电路图天天读（238）

　　一、 开关电源的电路组成：

　　开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

　　开关电源的电路组成方框图如下：

　　

　　常见的电路图：

　　

　　工作原理：

　　R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2 组成缓冲器，和开关 MOS 管并接，使开关管电压应力减少，EMI 减少，不发生二次击穿。在开关管 Q1 关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从 R3 测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当 R5 上的电压达到 1V时，UC3842 停止工作，开关管 Q1 立即关断 。

　　有驱动变压器的功率变换电路：T2 为驱动变压器，T1 为开关变压器，TR1 为电流环。

　　

　　二 、防浪涌软启动电路

　　开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100 A以上。在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸［4］。上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。防浪涌软启动电路通常有晶闸管保护法和继电器保护法两大类。

　　1 晶闸管保护法

　　

　　采用晶闸管和限流电阻组成的防浪涌电流电路

　　2  继电器保护法

　　

　　采用继电器 K 和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路

　　图是采用继电器K和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。电源接通瞬间，输入电压经整流（D1～D4）和限流电阻R1对滤波电容器C1充电，防止接通瞬间的浪涌电流，同时辅助电源Vcc 经电阻R2对并接于继电器K线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K的动作电压时，K动作，其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1，电源进入正常运行状态。限流的延迟时间取决于时间常数（R2C2），通常选取为0.3～0.5 s。

　　3  过压、欠压及过热保护电路

　　

　　进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流能力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。

　　编辑点评：本文较系统地研究了开关电源的原理及防浪涌电流的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。为开关电源的设计和保障开关电源安全可靠工作提供了经验。
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