一种简单有效的限流保护电路

一种简单有效的限流保护电路

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一种简单有效的限流保护电路

陈世杰，顾亦磊，吕征宇

（浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027）

摘要：提出了一种简单有效的限流保护电路，论述了该保护电路应用于宽范围输入正激变换器和宽范围输入反激变换器时工作状况的区别，并给出了一个适用于宽范围输入反激变换器的补偿电路。最后的实验结果验证了限流保护电路及补偿电路的工作原理及其有效性。

关键词：过流保护；正激；反激

0 引言

过流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式。限流方式由于其具有电流下垂特性，故障解除后开关电源能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。

限流保护电路首先要有一个电流取样环节，目前，一般的做法是串联一个小电阻或者是用霍尔元件来

获得电流信号。当取样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样其体积比较大，且价格昂贵，对整个电源的成本也是个问题。

基于以上考虑，本文提出一种简单有效的限流保护电路，克服了以上两种方式取样大电流时的缺点。它适用于正激、反激等各种变换器，而且成本也比较低。

1 限流保护电路工作原理

图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的电流信号作为输入信号，通过一个由D, R, C i组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持

在限定值。由于D存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。

F面以正激变换器为例，阐述限流保护电路的工作原理

正激变换器如图2所示。设图1中A点电压为V a, B点电压为V b, C点电压为V c,图2中流过开关管的电流为i s，电感电流为h,输出电流为i。。电流取样变压器原边电流，即流过开关管的电流i s。并作以下假定：

图2 正激变换器

1 ）二极管D的导通压降是V DI并保持不变；

2）R在实际电路中的作用是与C组成RC吸收网络吸收尖峰，这里假定为零；

3 ）正激变换器电感L电感量较大，电路工作在CCM模式且电感电流波动较小。

则正激变换器限流保护电路的理论工作波形如图3所示。其一个开关周期可以分为3个工作阶段。

图1 限流保护电路

t o时刻V g>0,开关管S及二极管D R1导通，i L线性上升，所以，原边电流i 也线性上升，V a也

随之上升，此时间段V a —V b VV Di,二极管D处于关断状态，V b通过R3放电，呈下降趋势。

阶段2（t i—12）t l时刻V a—V b>V Dl，二极管D开始导通，V b随着V a线性上升。

阶段3 （t2 —13）t2时刻V g=O, S关断，i s=0，则V a=O,二极管D关断，V b通过F3放电，直到

下一周期的到来。

从图3中可以看到V b是一个波动的电压，但是在实际电路中，由于图1中时间常数RC取得比较大, V b的波动很小，可以近似为一个直流电压。

图3 正激变换器限流保护电路理论波形

根据假定3），电感电流的波动较小，即V a的斜率比较小，另外V D1较小（是因为流过二极管的电流很小，实验中采用1N5819实测值为200mV左右），则V b的值近似地等于V aD（ V a在DT时间内的平均值）。从图3 中可以看到Q D与输出电流i o成正比，也即V b近似与输出电流i o成正比，假定V b=Ki o K为常数。

我们知道，当限流保护电路工作并达到稳定状态时，V b=V c=V ref=Ki o，此时输出电流i o即为限流保护值。因此，通过改变参考电压V ef即可改变限流保护值。

2 限流保护点补偿电路

在输出电压一定，输入电压为宽范围时，由于占空比随着输入电压的变化而变化，应用于不同的拓扑,

阶段1 ( t 0 —t 1)

限流保护电路的工作情况会有所不同，下面以正激和反激式变换器为例进行理论分析。

在分析之前先作一个假定：由前面分析已经知道V b的值近似等于V aD,在此令V b=V aD,并且在以下的波

形图中都以直流电压出现。

2.1 正激变换器

根据限流保护电路的工作原理及以上假定，则有

V b=V aD=i sD n2R= （1）

i o= （2）

式中：i sD为i s在DT时间内的平均值；

n i为变压器原副边匝数比；

n2为电流互感器原副边匝数比；

i Lo为电感电流一个周期内的平均值。

当限流保护电路工作并达到稳定状态时，V b=V c=V ref，i o即为限流保护值i omax。贝U

从式（3）中可以看到，n i, n2, R为常数，在V一定的条件下，i omax是个恒定值，并不随输入电压的变化而变化。

2.2 反激变换器

反激变换器如图4所示，同样有

V b=V aD=i sD“2^=i Lo“2^=課(4)

过流保护电路原理

过流保护电路原理过流保护电路图 过流保护电路原理 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点（A、B标记），可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4＝VR7＋0.6。因为D4上的电压（VD4）和R7上的电压（VR7）是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。 保险上的电压（VAB）通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为

1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥（如下面的电源电路），该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过流保护电路图 带自锁的过流保护电路 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平...

过流保护电路设计

过流保护电路如上图所示。此电路是过流保护电路，其中100kΩ电阻用来限流，通过比较器LM311 对电流互感器采样转化的电压进行比较，LM311的3脚接一10kΩ电位器来调比较基准电压，输出后接一100Ω的电阻限流它与后面的220μF的电容形成保护时间控制。当电流过流时比较器输出是高电平产生保护，使SPWM不输出，控制场效应管关闭，等故障消除，比较器输出低电平，逆变器又自动恢复工作。 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电 路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平... 4.第四部分是一个驱动继电器的电路...这个电路和一般所不同的是...这个是一个自锁电路... 一段保护 信号过来后...这个电路就会一直工作...直到断掉电源再开机...这个自锁电路结构和单向可控硅差不多. 1 采用电流传感器进行电流检测过流检测传感器的工作原理如图1所示。通过变流器所获得的变流器次级电流经I／V转换成电压，该电压直流化后，由电压比较器与设定值相比较，若直流电压大于设定值，则发出辨别信号。但是这种检测传感器一般多用于监视感应电源的负载电流，为此需采取如下措施。由于感应电源启动时，启动电流为额定值的数倍，与启动结束时的电流相比大得多，所以在单纯监视电流电瓶的情况下，感应电源启动时应得到必要的输出信号，必须用定时器设定禁止时间，使感应电源启动结束前不输出不必要的信号，定时结束后，转入预定的监视状态。 2 启动浪涌电流限制电路开关电源在加电时，会产生较高的浪涌电流，因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置，才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内。浪涌电流主要是由滤波电容充电引起，在开关管开始导通的瞬间，电容对交流呈现出较低的阻抗。如果不采取任何保护措施，浪涌电流可接近数百A。 开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示，滤波电容C可选用低频或高频电容器，若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流。图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击。合闸时Rsc限制了电容C的充电电流，经过一段时间，C上的电压达到预置值或电容C1上电压达到继电器T动作电压时，Rsc被短路完成了启动。同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc。当合闸时，由于可控硅截止，通过Rsc对电容C进行充电，经一段时间后，触发可控硅导通，从而短接了限流电阻Rsc。 3 采用基极驱动电路的限流电路在一般情况下，利用基极驱动电路将电源的控制电路和开关晶体管隔离开。控制电路与输出电路共地，限流电路可以直接与输出电路连接，工作原理如图3所示，当输出过载或者短路时，V1导通，R3两端电压增大，并与比较器反相端的基准电压比较。控制PWM信号通断。 4 通过检测IGBT的Vce 当电源输出过载或者短路时，IGBT的Vce值则变大，根据此原理可以对电路采取保护措施。对此通常使用专用的驱动器EXB841，其内部电路能够很好地完成降栅以及软关断，并具有内部延迟功能，可以消除干扰产生的误动作。其工作原理如图4所示，含有IGBT过流信息的Vce不直接发送到EXB841 的集电极电压监视脚6，而是经快速恢复二极管VD1，通过比较器IC1输出接到EXB841的脚6，从而消除正向压降随电流不同而异的情况，采用阈值比较器，提高电流检测的准确性。假如发生了过流，驱动器：EXB841的低速切断电路会缓慢关断IGBT，从而避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件。 为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，致使调整管流过很大的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。过流保护电路有限流型和截流型两种。 限流型：当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使发射极电流不至于过大。图4-2为其简要电路图。图中R为一小电阻，用于检测负载电流。当IL不超过额定值时，T1、截止；当IL 超过额定值时，T'1导通，其集电极从T1的基极分流。从而实现对T1管的保护

限流电路和分压电路

图3 限流电路和分压电路 1. 限流和分压接法的比较 （1）限流电路：如图2所示，实际上滑动变阻器的右边部分并没 有电流流过。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端的 电压调节范围：U ≥U 用≥UR 用/（R 0+R 用），电流调节范围：U /R 用≥I 用 ≥U /（R 0+R 用 ）。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使 限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R 0。另外，使用该电 路时，在接通电前，R 0 应调到最大。 （2）分压电路：如图3所示，实质上滑动变阻器的左边部分与R 用 并联后再与滑动变阻器的右边串联。注意滑动变阻器的两端都有电流流 过，且不相同。该电路的特点是：在电源电压不变的情况下，R 用两端 的电压调节范围为U ≥U 用≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电 流调节范围为E /R 用≥I 用≥0。 使用分压电路，在当R 0

直流电源过电压过流保护电路

直流电源过电压、欠电压及过流保护电路 该保护电路在直流电源输入电压大于30V或小于18V或负载电 流超过35A时，晶闸管都将被触发导 通，致使断路器QF跳闸。图中，YR 为断路器QF的脱扣线圈；KI为过电 流继电器。 带过流保护的电动自行车无级调速电路

图中，RC为补偿网络，以改善电动机的力矩特性。具体数值由实验决定。 电路如图16-91所示。它适用于电动自行车或电动三轮车。调节电位器RP，可改变由555 时基集成电路A组成的方波发生器的方波占空比，达到调速的目的。Rs是过电流取样电 阻，当电动机过载时，Rs上的压降增大，使三极管VTz导通，触发双向晶闸管V导通，分 流了部分负载，从而保护了功率管VTi。 过流保护用电子保险的制作电路图 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点(A、B标记)，可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4=VR7+0.6。因为D4上的电压(VD4)和R7上的电压(VR7)是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。

保险上的电压(VAB)通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥(如下面的电源电路)，该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过压过流保护器电路图 当电源供给电压或负载吸取的电流太大时，下图电路可断开负载给出故障指示。 正常工作时，Tr1和Tr2均截止，555复位，555中的放电晶体管导通，它从Tr3基极吸取电流，使Tr3处开饱和，电源5～12V便直接送主负载。当负载吸取电流超过规定值时，Rsc上压降增加，使Tr1导通，555被触发，于是内部放电晶体管截止，跟着Tr3也截止，将电源与负载隔离，这时555处于单稳状态，单稳时间一到，只要负载过流现象不排除，555又重新触发，Tr3继续将负载隔离。

限流和分压电路的选取(新)

图3 图 2 限流和分压电路的选取 在测量待测电阻以及电学实验的创新设计类问题中，常常涉及到滑动变阻器的分压式或限流式接法，这类问题常常困绕着老师们的教与学生们的学。笔者在此问题上有一点粗浅的认识，现提出来与同仁、专家们商榷。 一、两种接法 1、限流式 如图1所示的电流中变阻器起限流作用，待测电阻R x 的电压可调范围为εε~R R R x x +（电源内阻不计）。在合上开关前要使变阻器所使用的阻值最大，因此，在闭合开关s 前一定要检查滑动触头p 是否在B 端。 2、分压式 如图2所示的电路中变压器起分压作用，待测电阻R x 的电压可调范围为0~ε（电源内阻不计），显然比限流时电压调节范围大。在合上开关s 前滑动触头p 应在A 端，此时对R x 的输出电压为0，滑动触头p 向B 滑动过程，使待测电阻R x 的电压、电流从最小开始变化。 限流和分压电路的选取，总的来说，应从测量的要求和电路的调节两个方面考虑。 二、测量要求 若题目中明确要求电压从0开始测量，电路的连接一定用分压式。 例1：（1999广东卷）用图3中所给的实验器材测量一个“12V ，5W ”的小灯泡在不同电压下的功率，其中电流表有3A 、0.6A 两档，内阻可忽略，电压表有15V 、3V 两档，内阻很大。测量时要求加在灯泡两端的电压可连续地从0V 调到12V 。 ⑴按要求在实物图上连线（其中部分线路已连好）。 ⑵其次测量时电流表的指针位置如下图（b ）所示，其读数为 A 5W ”的小灯泡其额定电流大约是I= 12 5＜0.6A ，故安培表的量程分析：对于“12V 、应选0～0.6A 。根据测量要求，电压连续地从0V 调到12V ，应接成分压电路，而不应接限流电路。又因为电流表内阻可忽略，电压表内阻很大，对电路无影响，电流表内接或外接都可以。 4所示 ⑵0.36A （或0.360） 解法指导 实物连接图的画法，要先画出原理图，其中涉及的电学元件按实物图位置排放，便于实物连接。 图4 X R 图1

过流保护电路原理 过流保护电路图

過流保護電路原理過流保護電路圖 過流保護電路原理 本電路適用於直流供電過流保護，如各種電池供電的場合。 如果負載電流超過預設值，該電子保險將斷開直流負載。重置電路時，只需把電源關掉，然後再接通。該電路有兩個聯接點（A、B標記），可以連接在負載的任意一邊。

負載電流流過三極管T4、電阻R10和R11。A、B端的電壓與負載電流成正比，大多數的電壓分配在電阻上。當電源剛剛接通時，全部電源電壓加在保險上。三極管T2由R4的電流導通，其集電極的電流值由下式確定：VD4＝VR7＋0.6。因為D4上的電壓（VD4）和R7上的電壓（VR7）是恒定的，所以T2的集電極電流也是恒定。該三極管提供穩定的基極電流給T3，因而使其導通，接著又提供穩定的基極電流給T4。保險導電，負載有電流流過。當電源剛接通時，電容器C1提供一段延時，從而避免T1導電和保持T2斷開。 保險上的電壓（VAB）通常小於2V，具體值取決於負載電流。當負載電流增大時，該電壓升高，並且在二極體D4導通時，達到分流部分T2的基極電流，T2的集電極電流因而受到限制。由此，保險上的電壓進一步增大，直到大約4.5V，齊納二極體D1擊穿，使T1導通，T2便截止，這使得T3和T4也截止，此時保險上的電壓增大，並且產生正回饋，使這些三極管保持截止狀態。 C1的作用是給出一段短時延遲，以便保險可以控制短時超載，如象白熾燈的開關電流，或直流電機的啟動電流。因此，改變C1的值可以改變延遲時間的長短。該電路的電壓範圍是10～36V的直流電，延遲時間大約0.1秒。對於電路中給出的元件值，負載電流限制為1A。通過改變元件值，負載電流可以達到10mA～40A。選擇合適額定值的元件，電路的工作電壓可以達到6～500V。通過利用一個整流電橋（如下面的電源電路），該保險也可以用於交流電路。電容器C2提供保險端的暫態電壓保護。二極體D2避免當保險上的電壓很低時，C1經過負載放電。

一种简单有效的限流保护电路

一种简单有效的限流保护电路

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一种简单有效的限流保护电路 陈世杰，顾亦磊，吕征宇 （浙江大学电气工程学院，浙江杭州310027） 摘要：提出了一种简单有效的限流保护电路，论述了该保护电路应用于宽范围输入正激变换器和宽范围输入反激变换器时工作状况的区别，并给出了一个适用于宽范围输入反激变换器的补偿电路。最后的实验结果验证了限流保护电路及补偿电路的工作原理及其有效性。 关键词：过流保护；正激；反激 0 引言 过流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式。限流方式由于其具有电流下垂特性，故障解除后开关电源能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。 限流保护电路首先要有一个电流取样环节，目前，一般的做法是串联一个小电阻或者是用霍尔元件来 获得电流信号。当取样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样其体积比较大，且价格昂贵，对整个电源的成本也是个问题。 基于以上考虑，本文提出一种简单有效的限流保护电路，克服了以上两种方式取样大电流时的缺点。它适用于正激、反激等各种变换器，而且成本也比较低。 1 限流保护电路工作原理 图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的电流信号作为输入信号，通过一个由D, R, C i组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持 在限定值。由于D存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。

一种简单有效的限流保护电路设计

一种简单有效的限流保护电路设计 过流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式。限流方式由于其具有电流下垂特性，故障解除后能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。限流保护电路首先要有一个电流取样环节，目前，一般的做法是串联一个小电阻或者是用霍尔元件来获得电流信号。当取样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样其体积比较大，且价格昂贵，对整个电源的成本也是个问题。 基于以上考虑，本文提出一种简单有效的限流保护电路，克服了以上两种方式取样大电流时的缺点。它适用于正激、反激等各种变换器，而且成本也比较低。 1 限流保护电路工作原理 图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的电流信号作为输入信号，通过一个由D1，R1，C1组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持在限定值。由于D2存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。 图1 限流保护电路 下面以正激变换器为例，阐述限流保护电路的工作原理。 正激变换器如图2所示。设图1中A点电压为va，B点电压为vb，C点电压为vc，图2中流过开关管的电流为is，电感电流为iL，输出电流为io。电流取样变压器原边电流，即流过开关管的电流is。并作以下假定：

有自恢复功能的过流保护电路设计与制作

有自恢复功能的过流保护电路设计与制作 （姓名：黄丽琳） （学号：20101041101） 2012年12月28日

有自恢复功能的过流保护电路设计与制作 摘要：针对过流保护问题，提出了有自恢复功能的过流保护电路。文中给出了该过流保护电路的设计原理及电路工作原理的说明,并分析了其特点。 关键字：过流保护电路；自动恢复输出。 1引言 随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源。电源的可靠性对于电子设备来说是非常重要的。电源常常因负载损坏而导致电源过流或短路,轻则烧毁保险管和直流稳压电路,重则因直流稳压电路损坏而导致较高的整流电压串入到负载上,把更多昂贵的电路模块烧毁[1-2]。因此,有必要设计更可靠、更安全的过流保护电路来避免更大的损失。本文针对过流保护问题，提出了有自恢复功能的过流保护电路。 2系统的功能描述 这款无电流取样的过流保护电路具有短路点撤除后能自动恢复输出的特点[3]，保护时较工作时电流要小得多，即使长时间短路也不会损坏电源。 3 设计原理 3.1 电路工作原理说明： 电路正常时，T3饱和，T1工作在导通状态，所以T1的C、E两端电压较低，稳压管不能导通，故T2截止，电源输出正常。 当输出端由于某种原因过流或短路，使T1的C、E之间的压差大于稳压管和LED的导通值时，T2的基极有电流流过，T2由截止转为导通，T4导通，使T3、T1截止，电源无输出。LED是过流指示灯。T1截止后，R7对C1进行充电，为 T3的下次启动创造了条件。但短路点还没有撤除时，电流经R7、R4、T4流入地，故T1仍然截止，电路无输出。如果短路点此时撤除，从R7上流过的电流就流进T3的基极，T3导通，使T1正常闭合，电路输出恢复正常。根据具体需要，更换不同稳压值的DZ可获得不同的保护点。 3.2 电路元件 三极管：T1 TIP42C T2 9012 T3、T4 9014 二极管：发光二极管、稳压二极管 电阻：R1、R2 512 Ω R3 681 Ω R4 821 Ω R5、R7 103 Ω

一个高可靠性的短路保护电路设计及其应用

一个高可靠性的短路保护电路设计及其应用 电子设计工程作者：罗志聪黄世震 一个高可靠性的线性稳压器通常需要有限流保护电路，以防止因负载短路或者过载对稳压器造成永久性的损坏。限流保护通常有限流和折返式限流2种类型。前者是指将输出电流限定在最大值，该方法最大缺点是稳压器内部损失的功耗很大，而后者是指在降低输出电压的同时也降低了输出电流，其最大优点是当过流情况发生时，消耗在功率管能量相对较小，但在负载短路时，大多数折返式限流型保护电路也没有彻底关断稳压器，依然有电流流过，进而使功率MOS管消耗能量，加快器件的老化。针对上述情况，在限流型保护电路的基础上，设计改进了一个短路保护电路，确保短路情况下，关断功率MOS管。本文分别定性和定量地分析了这种短路保护电路的工作过程和原理，同时给出基于TSMCO．18μm CMOS工艺的Spectra仿真结果。 1 短路保护电路的工作原理 高可靠性短路保护电路的实现电路如图1所示，其中VMP是线性稳压器的功率MOS管，R1、R2为稳压器的反馈电阻；VMO和VMP管是电流

镜电路，VMO管以一定的比例复制功率管的电流，通过电阻R4转化为检测电压；晶体管VM1完成电平移位功能，最后接入由VM8～VM12等MOS管组成的比较器的正输入端(Vinp)，比较器的负输入端(Vinm)与输出端(0UT)相连；VM13、VM14组成二极管连接形式为负载的共源级放大电路；VM14和VMp1构成电流镜电路；晶体管VMp1完成对功率管VMP的开关控制，正常工作时，VMp1的栅级电位(Vcon)为高电平，不会影响系统的正常工作，短路发生时，Vcon将为低电平，使功率管关断。 1．1 工作原理的定性分析 当短路发生时，比较器的负输入端电位(Vinm)为0 V；同时VM1管将导通，因此比较器的正输入端电位大于0 V，最终比较器的输出节点电位(Vcom)为高电平，在MOS管VM13、VM14作用下，控制信号Vcon 将为低电平，最终VMP管的栅极电压将升高，进而关断P功率管，实

开关电源中几种过流保护方式的电路比较分析

找电源工作上----------------------------电源英才网 开关电源中几种过流保护方式的电路比较分析 引言 电源作为一切电子产品的供电设备，除了性能要满足供电产品的要求外，其自身的保护措施也非常重要，如过压、过流、过热保护等。一旦电子产品出现故障时，如电子产品输入侧短路或输出侧开路时，则电源必须关闭其输出电压，才能保护功率MOSFET和输出侧设备等不被烧毁，否则可能引起电子产品的进一步损坏，甚至引起操作人员的触电及火灾等现象，因此，开关电源的过流保护功能一定要完善。 1开关电源中常用的过流保护方式 过电流保护有多种形式，如图1所示，可分为额定电流下垂型，即フ字型；恒流型；恒功率型，多数为电流下垂型。过电流的设定值通常为额定电流的110％～130％。一般为自动恢复型。 图1中①表示电流下垂型，②表示恒流型，③表示恒功率型。 图1过电流保护特性 1.1用于变压器初级直接驱动电路中的限流电路 在变压器初级直接驱动的电路（如单端正激式变换器或反激式变换器）的设计中，实现限流是比较容易的。图2是在这样的电路中实现限流的两种方法。 图2电路可用于单端正激式变换器和反激式变换器。图2（a）与图2（b）中在MOSFET的源极均串入一个限流电阻Rsc，在图2（a）中，Rsc提供一个电压降驱动晶体管S2导通，在图2（b）中跨接在Rsc上的限流电压比较器，当产生过流时，可以把驱动电流脉冲短路，起到保护作用。 图2（a）与图2（b）相比，图2（b）保护电路反应速度更快及准确。首先，它把比较放大器的限流驱动的门槛电压预置在一个比晶体管的门槛电压Vbe更精确的范围内；第二，它把所预置的门槛电压取得足够小，其典型值只有100mV～200mV，因此，可以把限流取样

一种简单有效的限流保护电路

一种简单有效的限流保护电路 陈世杰，顾亦磊，吕征宇 (浙江大学电气工程学院，浙江杭州 310027） 摘要：提出了一种简单有效的限流保护电路，论述了该保护电路应用于宽范围输入正激变换器和宽范围输入反激变换器时工作状况的区别，并给出了一个适用于宽范围输入反激变换器的补偿电路。最后的实验结果验证了限流保护电路及补偿电路的工作原理及其有效性。 关键词：过流保护；正激；反激 0 引言 过流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分，根据其控制方法大致可以分为关断方式和限流方式。限流方式由于其具有电流下垂特性，故障解除后开关电源能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。 限流保护电路首先要有一个电流取样环节，目前，一般的做法是串联一个小电阻或者是用霍尔元件来获得电流信号。当取样电流比较小的时候，这两种取样方法都是可取的。但当取样电流比较大时，电阻取样会有较大的损耗，降低了变换器的效率，而霍尔元件取样其体积比较大，且价格昂贵，对整个电源的成本也是个问题。 基于以上考虑，本文提出一种简单有效的限流保护电路，克服了以上两种方式取样大电流时的缺点。它适用于正激、反激等各种变换器，而且成本也比较低。 1 限流保护电路工作原理 图1中虚线框外的电路是普通的峰值电流方式的PWM控制电路，利用电流互感器取样峰值电流。图中所示的PWM芯片是ST公司生产的L5991。虚线框内是本文所提出的限流保护电路。它利用峰值电流控制中的 ，R1，C1组成的峰值保持电路和由运放组成的PI环节得到一个误差信电流信号作为输入信号，通过一个由D 1 号，在变换器的输出电流超过限定值的时候，该误差信号就会控制PWM芯片的占空比，从而使输出电流保持存在，当输出电流低于限流值时，该部分电路对占空比的控制不起作用。 在限定值。由于D 2

过流保护电路!

过1流1保护电路 过流保护用PTC热敏电阻是一种对异常温度及异常电流自动保护、自动恢复的保护元件，俗称"自复保险丝""万次保险丝"。它取代传统的保险丝，可广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。 2.20.1 原理电路 当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。 javascript:resizepic(this) border=0>

图2.20.1 过流保护电路 2.20.2 主要元器件选择 1.最大工作电压 PTC热敏电阻器串联在电路中，正常工作时仅有一小部分电压保持在PTC热敏电阻器上，当PTC热敏电阻器启动呈高阻态时，必须承受几乎全部的电源电压，因此选择PTC 热敏电阻器时，要有足够高的最大工作电压，同时还要考虑到电源电压可能产生的波动。 2.不动作电流和动作电流 为得到可靠的开关功能，动作电流至少要超过不动作电流的两倍。 由于环境温度对不动作电流和动作电流的影响极大(见图2.20.2)，因此要把最坏的情况考虑进去，对不动作电流来说，选应用在允许的最高环境温度时的值，对动作电流来说，选应用在较低环境温度下的值。 图2.20.2 环境温度对不动作电流和动作电流的影响

限流保护

调速系统限流保护的实施 电子信息与电气工程学院 11电气卓越 11020312 刘闯 摘要：限流保护电路是电源产品中不可缺少的一个组成部分。众所周知, 直流电动机全电压起动时, 如果没有限流措施, 会产生很大的冲击电流, 这不仅对换向不利, 对过载能力低的晶闸管来说更是不能允许的。本文主要介绍调速系统限流的原因、单闭环限流保护电路的工作原理和限流保护的实施。 关键词：调速系统；限流保护；工作原理 1、引言 在调速系统中会出现电流过大问题，为了解决这一问题，自动系统中必须有自动限制电枢电流的环节。根据反馈控制原理, 要维持哪一个物理量基本不变, 就应该引入那个物理量的负反馈。那么引入电流负反馈, 应该能够保持电流基本不变, 使它不超过允许值。但是这种作用只应在起动和堵转时存在, 在正常运行时又得取消, 让电流自由地随着负载增减, 这样的当电流大到一定程度时才出现的电流负反馈叫做电流截止负反馈。限流保护由于其具有电流下垂特性，故障解除后开关电源能自动恢复工作，因此，得到比较广泛的应用。 2、需要限流保护的原因 （1）、起动的冲击电流 根据直流电动机电枢回路的平衡方程式可知，电枢电流Id为： 当电机起动时，由于存在机械惯性，所以不可能立即转动起来，即n=0，则其反电动势E=0。这时起动电流为： 它只与电枢电压Ud和电枢电阻Ra有关。由于电枢电阻很小，所以起动电流是很大的。 直流电动机全电压起动时，如果没有限流措施，会产生很大的冲击电流，这不仅对电机换向不利，对过载能力低的电力电子器件来说，更是不能允许的。 （2）、闭环调速系统突加给定起动的冲击电流 采用转速负反馈的闭环调速系统突然加上给定电压时，由于惯性，转速不可能立即建立起来，反馈电压仍为零，相当于偏差电压，差不多是其稳态工作值的 1+K 倍。

过流保护电路

带自锁的过流保护电路 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平... 4.第四部分是一个驱动继电器的电路...这个电路和一般所不同的是...这个是一个自锁电路... 一段保护信号过来后...这个电路就会一直工作...直到断掉电源再开机...这个自锁电路结构和单向可控硅差不多. 过流保护电路 过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。可取代传统的保险丝，广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用

PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。 带过流保护加开关机控制的线性电源...这个电源电路可以分为二个部分来分析...左边的部分是过流检测...右边的是控制和输出... 1.我们先来看看这个左边的过流保护...H EHE... 1.过流检测电路...

左边的过流保护电路简化下就是这样子了...检测原理是...当Q1的E B二端电压为0.7V左右的时候.Q1导通...C端输出电压...这样完成过流检测的原理...检测电流的大小取决于R1 R2的值...不知道设计者在这里为什么这样设计...我不知道这二个二极管参数...应该不是普通的二极管,因为普通的二极管压降太大.一个约0.7V.二个串联起来就1.4了...接成这样就没有太大的实际意义了...因为三极管E B二端电压超过0.7V就导通了...导通后电路就会切断后级的输出...这样起到保护作用... 通过仿真.感觉到如果是二个普通二极管.这样串联起来没什么意义... 如果有上面这二个二极管资料的朋友,请提供上来...H EHE...一起讨论下... 过流保护电路就这么简单.HE HE... 2.控制输出电路... 控制输出电路在这里.我们也简化下...其实就是由普通的三极管组成的开关电路...下面是简化后的图... 在这里我把场效应管换了下...方便仿真...其实原理是一样的.HE HE... 电路要有电压输出.必须得三个三极管全导通...Q1 的导通取决于Q2 Q3的导通...Q2的导通取决于3.3V电压...Q3的导通在这里面则是由C1来提供的...电路的原理是这样... 上电...Q2导通...Q3由开关机信号...经C1后再导通...Q2 Q3全导通后.Q1才能导通...Q1导通后...Q3的B极电压则由R3提供...达到稳定的状态... 在这里的C1非常关键...因为C1是启动电容...如果没有C1 Q3无法导通...无法导通则整个电路都没办法工作...

伏安法测电阻分压限流电路选择知识点讲座及练习题

一、伏安法测电阻 1．原理：根据欧姆定律R ＝U I ，只要测量出待测电阻 R x两端的电压U及流过的电流I即可． 2．测量器材：电流表、电压表 3．电流表的内接法和外接法的比较 内接法外接法 电路图 误差原因 电流表分压 U测＝U x＋U A 电压表分流 I测＝I x＋I V 电阻测量值 R 测 ＝ U测 I测 ＝R x＋R A>R x 测量值大于真实值 R 测 ＝ U测 I测 ＝ RxRV Rx＋RV R V R A时，用电流表内接法． ③实验试探法：按如图所示接好电路，让电压表的一根接线柱P先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法． 二、滑动变阻器的限流式接法和分压式接法 1．两种接法比较 方式内容限流接法分压接法对比说明两种接法的电路图串、并联关系不同负载R上电压调节范围 RE R＋R0 ≤U≤E0≤U≤E分压接法调节范围大负载R上电流调节范围 E R＋R0 ≤I≤ E R0≤I≤ E R 分压接法调节范围大闭合S前触头位置b端a端都是为了保护电路元件

2.两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(与滑动变阻器总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．因为Rx小，限流式中滑动变阻器分得电压大，移动滑动触头调节范围大． (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)．因为Rx大，分压式中Rx几乎不影响电压的分配，移动滑动触头电压变化明显，便于调节 3．两种接法的选择原则 (1)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单、耗能低． (2)若采用限流式不能控制电流满足实验要求，即不论怎样调节滑动变阻器，待测电阻上的电流(或电压)都会超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流，则必须选用分压式接法． (3)若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，不利于多次测量求平均值，此时，应改用分压式接法． (4)若实验中要求电压从零开始连续可调，则必须采用分压式接法． 4、典型题 一、伏安法测电阻 1、如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 待测电阻Rx阻值在900 Ω～1 000 Ω之间 电源E 具有一定内阻，电动势约9.0 V 电压表V1 量程2.0 V，内阻r1＝1 000 Ω 电压表V2 量程5.0 V，内阻r2＝2 500 Ω 电流表A 量程3.0 A，内阻r＝0.10 Ω 滑动变阻器R 最大阻值约100 Ω，额定电流0.5 A 开关S、导线若干 （1）为了能正常进行测量并尽可能减少测量误差，实验要求测量选用哪些 电表？（2）画出余下的电路连线 1.【答案】测量Rx阻值的电路如图 解析由于待测电阻约为1 000 Ω，滑动变阻器阻值为100 Ω，且要使电表 读数有较明显的变化，因此滑动变阻器应采用分压接法，由于加在待测电阻的最 大电流约为10 mA，显然3 A的电流表不能用，因此将V1当作电流表使用．由 于V1表的电压能够测量，故采用V1表内接法．时电表的读数大于其量程的一半， 而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化．请用实线代表导线，在所给 的实验器材图中选择若干合适的器材，连成满足要求的测量Rx阻值的电路． 2、某同学测量阻值约为25 kΩ的电阻Rx，现备有下列器材： A．电流表(量程100 μA，内阻约2 kΩ) B．电流表(量程500 μA，内阻约300 Ω) C．电压表(量程15 V，内阻约100 kΩ) D．电压表(量程50 V，内阻约500 kΩ) E．直流电源(20 V，允许最大电流1 A) F．滑动变阻器(最大值1 kΩ，额定功率1 W) G．电键和导线若干 电流表应选____________，电压表应选____________．(填字母代号) 该同学正确选择仪器后连接了以下电路，为保证实验顺利进行，并使测量误差尽量减小，实验前请你检查该电路，指出电路在接线上存在的问题： ①____________________________________________； ②_____________________________________________. 2.【答案】B C①电流表应采用内接法．②滑动变阻器应采用分压式接法．

电路过流保护元件

电路过流保护元件--自恢复保险丝简介及注意事项 目录：行业新闻星级：3星级人气：16发表时间：2012-02-28 14:12:00 【大中小】文章出处：凯泰电子网责任编辑：自恢复保险丝作者：自恢复保险丝 自恢复保险丝,俗称－－正温度系数热敏电阻（PTC Resettable Fuse),是一种电路过流过温保护元器件产品，广泛应用于通讯设备（配线架保安单元，通讯终端设备，卫星接收器（ＤＶＢ）计算机及周机设备等），汽车电子（电动雨括器，中控锁，电动坐椅，汽车线束，防盗器等等），电动玩具（电动遥控车，电子琴，电动童车等等），电源（电力电源，通信电源，充电器，ＵＰＳ电源，变压器等等）．．．．． 特点： PTC自恢复保险丝，主要是通过电路中的异常电流来达到保护作用。在正常工作状态下，它的阻抗很小，像一根导线串联在电路中；一旦电路发生故障短路，它的内阻值会随着电路中的电流值的增大而发生改变，直至达到保护。（待故障排除后，它的内阻值又恢复到低阻状态，继续工作） 选型应注意如下几点： PTC选型时，决定性的四个主要参数：电路中的电压值、正常工作电流值、保护启始电流值值、环境温度。 选用过流保护用PTC热敏电阻作为过流过热保护元件，首先确认线路最大正常工作电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的不动作电流）和过流保护用PTC热敏电阻安装位置（正常工作时）最高环境温度、其次是保护电流（就是过流保护用PTC热敏电阻的动作电流）、最大工作电压、额定零功率电阻，同时也应考虑元件的外形尺寸等因素。如下图所示：使用环境温度，不动作电流及动作电流三者之间的关系。

应用原理 当电路处于正常状态时，通过过流保护用PTC热敏电阻的电流小于额定电流，过流保护用PTC热敏电阻处于常态，阻值很小，不会影响被保护电路的正常工作。当电路出现故障，电流大大超过额定电流时，过流保护用PTC热敏电阻陡然发热，呈高阻态，使电路处于相对"断开"状态，从而保护电路不受破坏。当故障排除后，过流保护用PTC热敏电阻亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。 图2 为电路正常工作时的伏-安特性曲线和负载曲线示意图，由A点到B点，施加在PTC 热敏电阻上的电压逐步升高，流过PTC热敏电阻的电流也线性增加，表明PTC热敏电阻的电阻值基本不变，即保持在低电阻态；由B点到E点，电压逐步升高，PTC热敏电阻由于发热而电阻迅速增大，流过PTC热敏电阻的电流的也迅速降低，表明PTC热敏电阻进入保护状态。正常的负载曲线低于B点，PTC热敏电阻就不会进入保护状态。