開關(guān)電源保護(hù)電路的案例
干貨 | 教你做好LED開關(guān)電源保護(hù)設(shè)計
LED開關(guān)電源過電流保護(hù)電路、LED開關(guān)電源過電壓保護(hù)電路、LED開關(guān)電源軟啟動保護(hù)電路、LED開關(guān)電源過熱保護(hù)電路……行內(nèi)人士貢獻(xiàn)幾大實用電路圖，同你做好LED開關(guān)電源的保護(hù)設(shè)計。
LED開關(guān)電源過電流保護(hù)電路
在直流LED開關(guān)電源電路中，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當(dāng)輸出電流超過某一值時，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從 而截止，自動切斷電路電流。如圖1所示，過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。
電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路)，對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地，則BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路)，從而使調(diào)整管BG1基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止?fàn)顟B(tài)，切斷電路電流，從而達(dá)到保護(hù)目的。
圖2：開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路
LED開關(guān)電源過電壓保護(hù)電路
直流LED開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。
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LED開關(guān)電源過電流保護(hù)電路、LED開關(guān)電源過電壓保護(hù)電路、LED開關(guān)電源軟啟動保護(hù)電路、LED開關(guān)電源過熱保護(hù)電路……行內(nèi)人士貢獻(xiàn)幾大實用電路圖，同你做好LED開關(guān)電源的保護(hù)設(shè)計。
LED開關(guān)電源過電流保護(hù)電路
在直流LED開關(guān)電源電路中，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當(dāng)輸出電流超過某一值時，調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從 而截止，自動切斷電路電流。如圖1所示，過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。
電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路)，對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地，則BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路)，從而使調(diào)整管BG1基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止?fàn)顟B(tài)，切斷電路電流，從而達(dá)到保護(hù)目的。
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應(yīng)用的注意事項
當(dāng)過壓保護(hù)電路起作用時，電路處于非正常工作狀態(tài)。對于有輸出電壓上下調(diào)功能的電路，過壓保護(hù)點應(yīng)大于輸出電壓上調(diào)最大值。
過壓保護(hù)自鎖控制電路
01
概述
在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護(hù)電路。過壓保護(hù)的方式一般有三種。
A、鉗位型：當(dāng)反饋失效時，通過過壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個定值。
B、間歇保護(hù)型：當(dāng)反饋失效時，通過保護(hù)電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點為過壓保護(hù)點。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過壓保護(hù)點時，電路動作，關(guān)閉PWM使模塊無輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
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電路組成（原理圖）
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工作原理分析
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。
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過壓保護(hù)自鎖控制電路
1、概述（電路類別、實現(xiàn)主要功能描述）：
在電源系統(tǒng)中，當(dāng)反饋回路失效時，輸出電壓不受控，電壓升高超出規(guī)定范圍，此時過高的輸出電壓有可能造成后續(xù)電器設(shè)備的損壞。為解決這問題，通常在電源中增加過壓保護(hù)電路。過壓保護(hù)的方式一般有三種。
A、鉗位型：當(dāng)反饋失效時，通過過壓鉗位電路將輸出電壓鉗位在一個定值。
B、間歇保護(hù)型：當(dāng)反饋失效時，通過保護(hù)電路使輸出電壓來回重啟，輸出電壓的最高點為過壓保護(hù)點。
C、自鎖型：當(dāng)輸出電壓達(dá)到過壓保護(hù)點時，電路動作，關(guān)閉PWM使模塊無輸出。在排除故障后再重啟電源輸出才正常供電。下述電路為自鎖型控制電路。
2、電路組成（原理圖）：
3、工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實現(xiàn)原理):
上圖中為隔離的自鎖型控制電路。當(dāng)過壓保護(hù)信號CON TROL端給出一個高電平時，U1中的三極管導(dǎo)通，VCC為整個電路的供電端。Vcc經(jīng)R5給Q2一個基極電流，Q1導(dǎo)通并進(jìn)入飽和狀態(tài)，SHUT端被Q2拉至低電平，PWM關(guān)閉電源無輸出。Q2同時控制Q1的導(dǎo)通。當(dāng) Q2導(dǎo)通時，Q1的基極電流經(jīng)R2到地，Q1導(dǎo)通，經(jīng)R3再提供一個基極電流給Q2，維持Q2的導(dǎo)通。Q1及R1、R2、R3構(gòu)成了Q2的正反饋電路。
4、電路的優(yōu)缺點
優(yōu)點：可有效的進(jìn)行自鎖保護(hù)，整個電路等效于一個可控硅。
缺點：整個電路需要一個固定的Vcc。當(dāng)PWM電源端無供電時，也需保證上圖中VCC電壓的存在。
5、應(yīng)用的注意事項：
1． 此電路要有持續(xù)的供電自鎖才有效。
2．
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干貨 | 電源工程師必須要掌握的開關(guān)電源電路圖
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展開 開關(guān)電源工作原理及電路圖
交流電壓經(jīng)整流電路及濾波電路整流濾波后，變成含有一定脈動成份的直流電壓，該電壓進(jìn)人高頻變換器被轉(zhuǎn)換成所需電壓值的方波，最后再將這個方波電壓經(jīng)整流濾波變?yōu)樗枰闹绷麟妷骸?控制電路為一脈沖寬度調(diào)制器，它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調(diào)制及基準(zhǔn)電壓等電路構(gòu)成。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。控制電路用來調(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。
２．單端反激式開關(guān)電源
單端反激式開關(guān)電源的典型電路如圖三所示。電路中所謂的單端是指高頻變換器的磁芯僅工作在磁滯回線的一側(cè)。所謂的反激，是指當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，高頻變壓器Ｔ初級繞組的感應(yīng)電壓為上正下負(fù)，整流二極管VD1處于截止?fàn)顟B(tài)，在初級繞組中儲存能量。當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，變壓器Ｔ初級繞組中存儲的能量，通過次級繞組及VD1整流和電容Ｃ濾波后向負(fù)載輸出。
單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為20－100Ｗ，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。唯一的缺點是輸出的紋波電壓較大，外特性差，適用于相對固定的負(fù)載。
單端反激式開關(guān)電源使用的開關(guān)管VT1承受的最大反向電壓是電路工作電壓值的兩倍，工作頻率在20－200kHz之間。
３．單端正激式開關(guān)電源
單端正激式開關(guān)電源的典型電路如圖四所示。這種電路在形式上與單端反激式電路相似，但工作情形不同。當(dāng)開關(guān)管VT1導(dǎo)通時，VD2也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感Ｌ儲存能量；當(dāng)開關(guān)管VT1截止時，電感Ｌ通過續(xù)流二極管VD3繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。
在電路中還設(shè)有鉗位線圈與二極管VD2，它可以將開關(guān)管VT1的最高電壓限制在兩倍電源電壓之間。為滿足磁芯復(fù)位條件，即磁通建立和復(fù)位時間應(yīng)相等，所以電路中脈沖的占空比不能大于５０％。
展開 干貨 | 全面解析開關(guān)電源各功能電路
1
開關(guān)電源的電路組成
開關(guān)電源的主要電路是由輸入電磁干擾濾波器（EMI）、整流濾波電路、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路組成。輔助電路有輸入過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。
開關(guān)電源的電路組成方框圖如下：
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輸入電路的原理及常見電路
1、AC 輸入整流濾波電路原理：
①防雷電路：當(dāng)有雷擊，產(chǎn)生高壓經(jīng)電網(wǎng)導(dǎo)入電源時，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 組成的電路進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)加在壓敏電阻兩端的電壓超過其工作電壓時，其阻值降低，使高壓能量消耗在壓敏電阻上，若電流過大，F(xiàn)1、F2、F3 會燒毀保護(hù)后級電路。
②輸入濾波電路：C1、L1、C2、C3組成的雙π型濾波網(wǎng)絡(luò)主要是對輸入電源的電磁噪聲及雜波信號進(jìn)行抑制，防止對電源干擾，同時也防止電源本身產(chǎn)生的高頻雜波對電網(wǎng)干擾。當(dāng)電源開啟瞬間，要對 C5充電，由于瞬間電流大，加RT1（熱敏電阻）就能有效的防止浪涌電流。因瞬時能量全消耗在RT1電阻上，一定時間后溫度升高后RT1阻值減小（RT1是負(fù)溫系數(shù)元件），這時它消耗的能量非常小，后級電路可正常工作。
③整流濾波電路：交流電壓經(jīng)BRG1整流后，經(jīng)C5濾波后得到較為純凈的直流電壓。若C5容量變小，輸出的交流紋波將增大。
展開 干貨 | 開關(guān)電源電路各種損耗的分析
改善方法：恒流啟動方式啟動，啟動完成后關(guān)閉啟動電路降低損耗。
03
與開關(guān)電源工作相關(guān)的損耗
04
鉗位電路損耗
有放電電阻存在，mos開關(guān)管每次開關(guān)都會產(chǎn)生放電損耗
改善方法：用TVS鉗位如下圖，可免除電阻放電損耗（注意：此處只能降低電阻放電損耗，漏感能量引起的尖峰損耗是不能避免的）
當(dāng)然最根本的改善辦法是，降低變壓器漏感。
干貨｜詳盡分析開關(guān)電源電路的各種損耗
與開關(guān)電源工作相關(guān)的損耗
鉗位電路損耗
有放電電阻存在，mos開關(guān)管每次開關(guān)都會產(chǎn)生放電損耗
改善方法：用TVS鉗位如下圖，可免除電阻放電損耗（注意：此處只能降低電阻放電損耗，漏感能量引起的尖峰損耗是不能避免的）
當(dāng)然最根本的改善辦法是，降低變壓器漏感。
供電繞組的損耗
電源芯片是需要一定的電流和電壓進(jìn)行工作的，如果Vcc供電電壓越高損耗越大。
干貨 | 開關(guān)電源9個電路設(shè)計實例分析
應(yīng)用實例（7）
應(yīng)用于功放的正負(fù)輸出電源欠壓式短路電壓保護(hù)控制電路
說明：功放電源正負(fù)雙輸出電壓保護(hù)
● 由Q1構(gòu)成正電壓欠壓式短路保護(hù)電路
● 當(dāng)正電壓短路時，電壓降低于穩(wěn)壓二極管加在Q1驅(qū)動分壓電阻分壓后讓Q1導(dǎo)通，即可送出保護(hù)信號。
● 由Q2構(gòu)成負(fù)電壓欠壓式短路保護(hù)電路
● 當(dāng)負(fù)電壓短路時，電壓升高至串聯(lián)于Q2基極上穩(wěn)壓二極管，使Q2截止時，Q2集電極上的電壓信號經(jīng)過D2即可送出保護(hù)信號。
● Q3是作為保護(hù)的指示燈驅(qū)動電路。
● 這個電路在實際應(yīng)用中需要做到對供電的VCC在正負(fù)電壓從開機到啟動正常這段過程的延時，否則開機時就有保護(hù)信號，導(dǎo)致無法正常開機。如果需要鎖死可以用輸出保護(hù)信號驅(qū)動一個由三極管構(gòu)成的可控硅鎖死電路來實現(xiàn)。
具有正負(fù)雙輸出電壓保護(hù)的功放電源PCB
應(yīng)用實例（8）
用LM358實現(xiàn)LED輸出端限流穩(wěn)壓PWM調(diào)光控制
● 此例應(yīng)用是將PWM信號直接加在電流采樣信號上，通過調(diào)節(jié)PWM的寬度來調(diào)制過電流保護(hù)信號的時間,而起到調(diào)節(jié)限制電流的功能的。
● 需要注意的事情是PWM需要倒相輸入，就是說占空比越小的時候LED上施加的電流越大。占空比越大時LED電流越小。
展開 干貨 | 盤點開關(guān)電源中的緩沖吸收電路
無源無損緩沖吸收
如果緩沖電感本身是無損的（非飽和電感），而其電感儲能又是經(jīng)過無損吸收的方式處理的，即構(gòu)成無源無損緩沖吸收電路，實際上這也是無源軟開關(guān)電路。
緩沖電感的存在延遲和削弱的開通沖擊電流，實現(xiàn)了一定程度的軟開通。
無損吸收電路的存在延遲和降低了關(guān)斷電壓的dv/dt，實現(xiàn)了一定程度的軟關(guān)斷。
實現(xiàn)無源軟開關(guān)的條件與無損吸收大致相同。并不是所有拓?fù)涠寄軌虼罱ǔ鲆粋€無源軟開關(guān)電路。因此除了經(jīng)典的電路外，很多無源軟開關(guān)電路都是被專利的熱門。
無源無損軟開關(guān)電路效率明顯高于其他緩沖吸收方式，與有源軟開關(guān)電路效率相差無幾。因此只要能夠?qū)崿F(xiàn)無源軟開關(guān)的電路，可不必采用有源軟開關(guān)。
吸收緩沖電路性能對
濾波緩
電路中的電解電容一般具有較大的ESR（典型值是百毫歐姆數(shù)量級），這引起兩方面問題：一是濾波效果大打折扣；二是紋波電流在ESR上產(chǎn)生較大損耗，這不僅降低效率，而且由于電解電容發(fā)熱直接導(dǎo)致的可靠性和壽命問題。
展開 
干貨｜開關(guān)電源電路各種損耗的分析
03
與開關(guān)電源工作相關(guān)的損耗
04
鉗位電路損耗
有放電電阻存在，mos開關(guān)管每次開關(guān)都會產(chǎn)生放電損耗
改善方法：用TVS鉗位如下圖，可免除電阻放電損耗（注意：此處只能降低電阻放電損耗，漏感能量引起的尖峰損耗是不能避免的）
當(dāng)然最根本的改善辦法是，降低變壓器漏感。
05
供電繞組的損耗
電源芯片是需要一定的電流和電壓進(jìn)行工作的，如果Vcc供電電壓越高損耗越大。
改善方法：由于IC內(nèi)部消耗的電流是不變的，在保證芯片能在安全工作電壓區(qū)間的前提下盡量降低Vcc供電電壓！
展開 干貨 | 盤點開關(guān)電源中的緩沖吸收電路
無源無損緩沖吸收
如果緩沖電感本身是無損的（非飽和電感），而其電感儲能又是經(jīng)過無損吸收的方式處理的，即構(gòu)成無源無損緩沖吸收電路，實際上這也是無源軟開關(guān)電路。
緩沖電感的存在延遲和削弱的開通沖擊電流，實現(xiàn)了一定程度的軟開通。
無損吸收電路的存在延遲和降低了關(guān)斷電壓的dv/dt，實現(xiàn)了一定程度的軟關(guān)斷。
實現(xiàn)無源軟開關(guān)的條件與無損吸收大致相同。并不是所有拓?fù)涠寄軌虼罱ǔ鲆粋€無源軟開關(guān)電路。因此除了經(jīng)典的電路外，很多無源軟開關(guān)電路都是被專利的熱門。
無源無損軟開關(guān)電路效率明顯高于其他緩沖吸收方式，與有源軟開關(guān)電路效率相差無幾。因此只要能夠?qū)崿F(xiàn)無源軟開關(guān)的電路，可不必采用有源軟開關(guān)。
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應(yīng)用實例（7）
應(yīng)用于功放的正負(fù)輸出電源欠壓式短路電壓保護(hù)控制電路：
說明：功放電源正負(fù)雙輸出電壓保護(hù)
1）由Q1構(gòu)成正電壓欠壓式短路保護(hù)電路
當(dāng)正電壓短路時，電壓降低于穩(wěn)壓二極管加在Q1驅(qū)動分壓電阻分壓后讓Q1導(dǎo)通，即可送出保護(hù)信號。
2）由Q2構(gòu)成負(fù)電壓欠壓式短路保護(hù)電路
當(dāng)負(fù)電壓短路時，電壓升高至串聯(lián)于Q2基極上穩(wěn)壓二極管，使Q2截止時，Q2集電極上的電壓信號經(jīng)過D2即可送出保護(hù)信號。
3）Q3是作為保護(hù)的指示燈驅(qū)動電路
這個電路在實際應(yīng)用中需要做到對供電的VCC在正負(fù)電壓從開機到啟動正常這段過程的延時，否則開機時就有保護(hù)信號，導(dǎo)致無法正常開機。
展開 干貨｜盤點開關(guān)電源中的緩沖吸收電路
無源無損緩沖吸收
如果緩沖電感本身是無損的（非飽和電感），而其電感儲能又是經(jīng)過無損吸收的方式處理的，即構(gòu)成無源無損緩沖吸收電路，實際上這也是無源軟開關(guān)電路。
緩沖電感的存在延遲和削弱的開通沖擊電流，實現(xiàn)了一定程度的軟開通。
無損吸收電路的存在延遲和降低了關(guān)斷電壓的dv/dt，實現(xiàn)了一定程度的軟關(guān)斷。
實現(xiàn)無源軟開關(guān)的條件與無損吸收大致相同。并不是所有拓?fù)涠寄軌虼罱ǔ鲆粋€無源軟開關(guān)電路。因此除了經(jīng)典的電路外，很多無源軟開關(guān)電路都是被專利的熱門。
無源無損軟開關(guān)電路效率明顯高于其他緩沖吸收方式，與有源軟開關(guān)電路效率相差無幾。因此只要能夠?qū)崿F(xiàn)無源軟開關(guān)的電路，可不必采用有源軟開關(guān)。
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