USB限流芯片PL2700,USB限流开关电路

几种实用的直流开关电源保护电路

几种实用的直流开关电源保护电路 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，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源[1-3].同时随着许多高新技术，包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展，开关电源技术在不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间[4].但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。 2 开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图，它是由全波整流器，开关管V，激励信号，续流二极管Vp，储能电感和滤波电容C组成。实际上，直流

开关电源的核心部分是一个直流变压器。 2.2特点 为了适应用户的需求，国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是通过改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能，同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰，适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距，因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高， 3 直流开关电源的保护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况，为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，本文根据不同的情况设计了多

避免DC-DC电源输出端带大电容满载启动时发生过流保护的方法

避免DC-DC电源输出端带大电容满载启动时发生过流保护的方法 引言 随着大规模集成电路的核心电压越来越低，所需供电电流却越来越大，用于大规模集成电路供电的DC-DC 开关电源也必须满足在极低输出电压下可提供高达数十安培电流的要求，这给电源设计带来了极大的挑战。实际应用中，DC-DC开关电源往往需要外接一组很大的电容以降低电源在负载变化时在输出端产生的电压跳变，在这种情况下，如果电流检测电路设计不当，在输出端外接很大电容且加满载启动时，就很容易在启动过程中引发过流保护，从而导致DC-DC电源无法正常启动。 电源输出端带大电容满载启动时可能遇到的问题 DC-DC电源在给大规模集成电路供电时，输出电压一般很低，而输出电流却很大。以输出电压为3.3V 的八分之一砖模块为例，现在主流的输出电流规格一般为30A。为了防止输出电压在负载变化时跳变过大，在应用3.3V/30A的八分之一砖模块时，其输出端一般需要外接约10000μF的电解电容。 输出电流以25%的比例变化时，输出电压变化量的计算过程如下。 输出电流的变化为30A×25%=7.5A。 输出端外接10000μF电容时，如果电源的动态恢复时间为100μS，那么在负载发生25%变化时电源输出电压的跳变约为： 对于输出电压为3.3V的开关电源，150mV大约相当于输出电压的4.55%，小于一般集成电路供电要求的±5%，可以满足系统中集成电路的需求。 然而，对于开关电源来说，当输出端的外部接10000μF电容时，在开关电源启动的过程中，输出端不得不持续为这组大电容充电，由于电容的等效阻抗很低，电源相当于被这个10000μF的电容短路，这样就造成开关电源在带大电容启动时一直处于被短路的状态。如果启动电路和过流检测电路设计不当，在这种情况下，很容易造成在带大电容启动时开关电源一直处于过流保护状态(OCP)而无法正常启动和输出额定电压，这一过程如图1所示。

USB限流芯片,,5V,9V,12V限流开关芯片

USB限流芯片5V输入，,9V,12V输入限流芯片 随着手机充电电流的提升，和设备的多样化，USB限流芯片就随着需求的增加而越来越多，同时为了更好的保护电子设备，需要进行一路或者多路的负载进行限流。 USB限流芯片，5V输入 1，PW1502，常使用于0.4A-2A之间，如0.5A，1A，1.5A可以根据自己设置来调的。输入电压范围在2.5V-5.5V之间，输入电压与输出电压的压差在空载时，是相等的，随着负载电流的增加，也会增加，但是也很低，基本上对比是97%左右，基本是相通的。 2，PW1503，是比PW1502更大电流可达到3A规格的USB限流芯片。输入电压范围在 2.5V-5.5V之间，适用于5V1A,5V1.5A,5V2A,5V2.4A,5V3A的限流USB输出应用中。 PW1503的测试：输入电压5.2V，输出电压4.96V，负载3A，工作温度大概在55度左右。 或者选用PW1555的5V输出模式，输入电压范围在3.7V-6V，输入超过6V时，关闭输出。同时输入耐压可达到30V，限制值1A起至最大4.8A之间。

，2，9V输入限流芯片 PW1555是一颗输入电压范围2.5V-15V之间，可耐30V的输入尖峰电压的限流负载芯 片，要三种输出电压模式：3.6V,5V,12V。可通过外围引脚选择。 在我们9V输入应用中，要选择12V模式才能满足，由于每个输出电压模式，对应的输入电压范围也是不同的。例如12V模式的话，输入电压范围是8.8V-14V之间，超过输入电压就会关闭输出。同时最大可调限流值4.5A.范围是1A-4.8A之间。 测试情况如下： 1，输入电压8.8V，输出电压是8.65V，输出电流3.2A，设置过流点4.8A。 2，输入电压9.19V，输出电压9.05V，输出电流3.2A，设置过流点4.8A。工作温度很 低，40度左右。

开关电源保护电路

开关电源保护电路 为使开关电源在恶劣环境及突发故障状况下安全可靠，提出了几种实用的保护电路，并对电路的工作原理进行了详尽分析。 关键词：开关电源；保护电路；可靠性 1 引言 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。 2 开关电源常用的几种保护电路 2.1 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100A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。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。 图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。 图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路

图2是采用继电器K1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V cc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1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0.3～0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。 图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路 图3 替代RC的延迟电路 2.2 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应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。 温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。

开关电源保护电路实例

开关电源保护电路实例 摘要：为使开关电源在恶劣环境及突发故障状况下安全可靠，提出了几种实用的保护电路，并对电路的工作原理进行了详尽分析。 1 引言 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。 2 开关电源常用的几种保护电路 2.1 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100A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。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。 图1 采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路 图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。在电源接通瞬间，输入电压经整流桥（D1～D4）和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80％额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，开关电源处于正常运行状态。

图2 采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路 图2是采用继电器K1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K1线包的电容器C2充电，当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时，K1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0.3～0.5s。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动。 2.2 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应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。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。

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

开关电源过流保护方式比较分析

开关电源过流保护方式比较分析 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，可以把限流取样电阻Rsc的值取得较小，这样就减小了功耗，提高了电源的效率。

限流断路器、负荷开关与限流熔断器配合

限流断路器、负荷开关与限流熔断器配合 1、限流型断路器的原理大家都知道限流型断路器的分断能力很高，可以达到150-200KA，但这里给出的数据往往是预期短路电流值，并不是实际通过限流型断路器短路电流值，因此在采用限流型断路器保护的配电系统校验动热稳定时，要注意所选择的短路电流参数。有些厂家声称他们的低压断路器全部是限流型断路器，大家在了解限流型断路器的限流原理后，就可以分辨真伪。低压断路器的限流问题是为了分断低阻抗大容量变压器及不断发展的配电网络所引起的很大的故障短路电流而提出的，它要求断路器的分断时间短得足以使短路电流在达到其预期峰值前分断。50年代末，法国首先研究限流分断问题，并研制出了限流空气断路器，使空气断路器的短路分断能力达到100kA。几十年来，有许多种成熟的、效果好的限流技术在低压断路器中得到广泛的使用，如去离子栅灭弧、限流电阻、自复式限流元件、磁吹、电动斥力、VJC 以及固体绝缘屏幕限流技术等。目前，在先进的塑壳式断路器的设计中，充分利用了空气电磁原理和限流原理，使其分断能力达200kA。近年来，随着计算机技术、控制技术、新料技术以及电力电子技术的引入，使得限流技术有了更新的发展，如超导限流器、以GTO为基础的限流器、可控阻抗变换器及故障检测技术等，这些限流分断新技术的研究会大大提高断路器的分断能力和限流能力。传统低压断路器限流分断的原理是当故障发生时，触头快速打开产生电弧，相当于在线路中串人一个迅速增长的电弧电阻，从而限制短路电流。这个迅速增长的电弧电阻，通常称为"动态电弧电阻"。与一般的断路器的灭弧室不同，低压限流断路器的灭弧室采用多个灭弧栅片。在开断过程中，首先动触头和静触头分开产生电弧，在电磁场和热场，流场的作用下运动至灭弧栅片。当电弧进入栅片后，由于被分成的多个短弧的近极压降，使电弧电压迅速上升，从而达到限流的目的。为了有较高的电弧电压，限流断路器灭孤室的栅片数比一般的断路器要多，并且排列得更紧密。电弧电压上升得越快，限流效果就越好，最终，电弧电压超过电源电压的值，使得电源电压无法维持电弧，从而完成熄弧限流分断。要使电弧电压迅速升高，传统的有两种方法：(1)磁吹线圈。这种情况下，电弧将会被迅速拉长，它不仅增加了电弧的长度，而且也增加电弧的热传导面积。(2)使用引弧道来迅速升高电弧电压。当触头打开时，沿着引弧道上的电磁力将拉长电弧，当电弧被驱动到灭弧室，就会进一步分割、冷却，这种方法的前提要求；①电弧必须能被强迫脱离触头(在触头间的间隙大于约1mm 时，它才会发生)；②电弧必须非常快地脱离触头区，这样就减少了触头材料的损耗，同时，触头间隙恢复； ③电弧必须以非常快的速度沿着引弧道运动(约l00m/s)，然后进入去离子栅片以提高最终的电弧电压值。在限流断路器的设计中，有以下4个基本的原则： a．触头迅速打开 b．迅速提高电弧电压 c．使最终的电弧电压值高 d．快速的介质强度恢复常用的限流技术分三类： 1)人工零点法。利用电弧去产生人工零点，使得弧隙中的电流为零，从而使电弧熄灭。 2)提高电弧静态伏一安特性法。通常采用去离子栅法、绝缘栅法、窄缝法及VJC法等。去离子栅法就是利用金属栅片把电弧分割成若干个互相串联的短弧，利用短弧的压降来提高电弧电压而使电弧熄灭；绝缘栅法：即栅片是绝缘的，其作用是导出电弧的热量，以提高电弧的弧柱压，同时，栅片将电弧分割成若干段的短弧，每一栅片就是短弧的电极，同时产生许多个阳极压降和阴极压降，对直流电弧而言，利用近极处的电弧电压降加弧柱的电压降一起灭弧；窄缝法，通常采用多重窄缝，这样，可以减少电弧进入上部窄缝的阻力，因而在驱动电弧运动的电磁力给定时，可以采用比单窄缝灭弧室更小的缝隙，一方面可将电弧直径压缩，使电弧同缝隙壁紧密接触：另一方面，也使电弧面积增加，长度增长，这些都进一步加强了冷却和去游离的作用，使电弧熄灭；VJC法主要是在电极的四周覆盖一定厚度的绝缘物或高电阻金属材料，从而对电弧弧柱进行控制，以达到升高电弧电压的目的。固体绝缘屏幕法是利用一固体绝缘屏幕快速插入到分断故障电流的触头中，使触头间燃烧的电弧被屏幕隔开而迅速熄灭。以上这些方法通常综合使用，如VJC及多窄缝法，以取得更好的限流分断的效果。 3)提高触头分断速度法。通常利用巨大的断开弹簧或其他加速装置将触头拉开，或利用储能的电容器对斥力线圈放电在铝盘中感应出涡流来产生巨大电动斥力，将动触头打开，与此同时，尽量加快脱扣器的动作及机构的动作，以达到高速分断的目的，这样，分离时所需时间越小，则限流作用就越大。在六十年代，电力电子器件就被引入到电器中。现在，已有无触头的晶闸管断路器、触头-晶闸管并联的混合式断路器在某些国家得到开发、并有一定程度的应用，但由于电力电子器件存在导通压降大造成的能耗高、分断电器不能形成

开关电源各功能电路详解

开关电源各功能电路详解 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。电磁干扰Electromagnetic Interference 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对 C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5

容量变小，输出的交流纹波将增大。 2、 DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于 C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使 Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、 MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、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

开关电源常用保护电路-过热、过流、过压以及软启动保护电路

开关电源常用保护电路-过热、过流、过压以及软启动保护电路 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,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源 . 同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间 . 但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路. 2 开关电源的原理及特点 2.1 工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成.功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能.它主要由开关三极管和高频变压器组成. 图 1 画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V ,激励信号,续流二极管 Vp ,储能电感和滤波电容 C 组成.实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器. 2.2 特点 为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体( Mn-Zn )材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄.因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化. 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障

磁通约束型超导限流开关系统应用

2018年11月电工技术学报Vol.33 No. 22 第33卷第22期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Nov. 2018 DOI: 10.19595/https://www.sodocs.net/doc/9b2431705.html,ki.1000-6753.tces.171471 磁通约束型超导限流开关系统应用 张立晖石晶严思念任丽唐跃进 （华中科技大学电气与电子工程学院武汉 430074） 摘要随着社会的日益进步和经济的快速发展，对电力需求量越来越大，电力系统的规模也进一步扩大，致使其短路电流水平不断提高，超过现有断路器的遮断能力。磁通约束型超导限流 开关是一种具有快速响应速度且能有效抑制短路电流的装置。结合10kV特定传输线路，选取限 流开关各部件参数，并提出相应的控制策略。再者，对限流开关内的耦合超导电感线圈进行初步 的电磁设计。同时，由于引入限流开关可能会影响电力系统内原有继电保护装置的性能，针对距 离保护，理论分析故障过程中限流阻抗的投切对其工作特性的影响，并提出改善措施。最后在 Matlab/Simulink中搭建带有磁通约束型限流开关的10kV电力系统仿真模型，仿真研究证明了上 述分析结论。结果表明，引入磁通约束型限流开关能有效降低故障电流水平，但其会缩短电力系 统原有距离保护装置的保护范围，而对阻抗继电器的动作特性采用合理的修订方法可消除该影响。 关键词：磁通约束型超导限流开关参数选取电磁设计距离保护修订方法 中图分类号：TM26; TM77 System Application of Flux-Coupling Superconducting Fault Current Limiting Switch Zhang Lihui Shi Jing Yan Sinian Ren Li Tang Yuejin （School of Electrical and Electronic Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China） Abstract With the development of society and economy, the demand for electricity is increasing, and the scale of the power system is further expanded, resulting in the continuous increase of the short-circuit current level and exceeding the interrupting capacity of the existing breaker. The flux-coupling superconducting fault current limiting switch (FC-SFCLS) is a device with fast response speed and can effectively suppress short circuit current. For the specific application scenario of a 10kV transmission system, the parameters of the current limiting switch are selected and the corresponding control strategy is proposed. Then, the preliminary electromagnetic design of the superconducting coupled inductor coils is performed. However, the introduction of current limiting breaker may affect the performance of original relay protections of power system. Thus, the influence of current limiting impedance on distance protection performance is analyzed, and the improvement measures are then put forward. Finally, a 10kV power system model integrated with the current limiting breaker is built in Matlab/Simulink. The results show that the introduction of flux-coupling fault current limiting breaker can effectively reduce the fault current level, but it will shorten the protection range of original distance protection devices. The influence can be eliminated by adopting a reasonable revision method. Keywords：Flux-coupling superconducting fault current limiting switch (FC-SFCLS), parameter selection, electromagnetic design, distance protection, revision method 国家电网公司科技项目（SGTYHT/16-JS-198）和湖北省自然科学基金重点类项目（2016CFA075）资助。 收稿日期 2017-10-26 改稿日期 2018-02-06 万方数据

开关电源的过流保护

一种简单有效的限流保护电路的设计 文章作者：陈世杰 顾亦磊 吕征宇 文章加入时间：2004年9月2日 9:22:35 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 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[1]。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。 下面以正激变换器为例，阐述限流保护电路的工作原理。

AP1610 AP1621 AP1711 可靠的USB输出限流开关

可靠的USB输出限流开关靠的S输出流关

AP1610 1A USB 输出限流负载开关 AP1610是一种为高端负载开关应用设计的限流P沟道MOSFET电源智能开关。其工作电压是24V-55V AP1610是种为高端负载开关应用设计的限流P沟道MOSFET电源智能开关。其工作电压是2.4V5.5V，是以3V和5V为电源的电子产品的理想保护器件。其完整的限流保护电路当大电流输入超过设定值时自动调节达到输出电流不变。AP1610还具有过热保护、限制功耗和结温的功能，可用于控制1A的负载。限流值是可编程的，通过SET端到地的外部电阻大小来调整。工作模式静态电流典型值9μA，关断模式静态电流典型值1A AP1610无铅5脚SOT23封装温度范围40℃85℃ 电流典型值1μA。AP1610无铅5脚SOT23封装，温度范围-40℃~+85℃。 输入电压范围：2.4V~5.5V 热插拔接口 可编程过流设置 快速瞬时响应：短路响应时间400ns 低静态电流：典型值9μA，关断模式最大1μA RDS(ON)典型值200mΩ 笔记本电脑 电脑周边设备 个人通讯设备 仅需2.5V电压控制ON/OFF 欠压锁定 热停机 4kVESD 5脚SOT23封装 温度范围：-40℃~+85℃

AP1621 1.5A/1A/0.8A/0.5A带标志的USB 输出限流负载开关 AP1621是一款低压单片N-MOSFET高边电源开关，非常适用于自供电和总线供电的USB应用。AP1621是款低压单片高边电源开关，非常适用于自供电和总线供电的应用配备一个电荷泵电路来驱动内部MOSFET开关。80m?低导通电阻满足USB压降要求。FLAG引脚输出可显示故障状态给本地USB控制器。附加特性还包括软启动来限制插拔时的浪涌电流，过热关断保护可避免来自高电流负载的灾难性开关故障，欠压锁定用来确保设备锁定在关闭状态，除非当前有一个有效的输入电压出现最大电流分别通过开关AP1621A/B/C/D限制在21A/15A/1A/065A典型值25uA的输入电压出现。最大电流分别通过开关AP1621A/B/C/D限制在2.1A/1.5A/1A/0.65A典型值，25uA的低静态电流使该设备成为便携式供电设备的理想选择。AP1621采用SOT-23-5L封装，仅需要极小的电路板空间和极少的外围元件。 符合USB规范 输入电压范围：2.5V~5.5V 典型R DS (ON)：80m?典型值17V欠压锁定 USB总线/自供电集线器 USB周边 ACPI配电系统 典型值1.7V欠压锁定 输出可强制高于输入（关断状态） 低供电电流：开启状态下典型值25uA 关断状态下典型值1uA PC卡热插拔 笔记本电脑，电脑主板 电池供电设备 热插拔电源 保证AP1621A/B/C/D分别提供1.5A/1A/0.8A/0.5A的连续负载电流 开漏故障标志输出 电池充电器电路 热插拔应用（软启动） 电流限制保护 过热关断保护 反向电流阻断（无寄生二极管）

开关电源的过流保护

开关电源的过流保护 张 登,付寒瑜,杨 亮 (船舶重工集团公司723所,扬州225001) 摘要:介绍了开关电源过流保护的原理,给出了几种过流保护的具体电路,并对几种方法进行了详细分析和比较,最 后提出了改进方法。 关键词:开关电源;过流保护;脉宽调制 中图分类号:T N834 文献标识码:A 文章编号:CN 32 1413(2008)01 0115 03Over current Protection for Switching Power Supply ZH ANG Deng,FU H an y u,YANG Liang (T he 723Inst itute of CSIC,Yang zhou 225001,China) Abstract:T his paper intr oduces the principle of over current protection of sw itching pow er supply,gives sev eral actual circuits o f ov er current protection,and analy zes and com pares them in detail,fi nally puts fo rw ar d the improved methods. Key words:sw itching pow er supply ;over current pro tection;pulse w idth m odulatio n 0 引 言 开关电源已广泛用于军用和民用电子设备。为适应国际局势的不断变化,对雷达、电子战等武器装备开关电源的可靠性提出了更高的要求。为了提高开关电源的可靠性,必须设计合理的保护电路。过流保护是保护电路之一,它是在输出过载或短路时对电源及功率开关器件的保护。 开关电源通常有脉宽调制和频率调制2种调制方式。脉宽调制(PWM)方式是脉冲频率不变,通过改变脉冲宽度来控制输出电压。由于脉冲频率不变,所以脉冲变压器设计和磁芯选择相对容易,因此脉宽调制是最常用的开关电源调制方式。目前在大、中功率开关电源中使用最普遍的功率开关器件是隔离栅双极晶体管(IGBT )。它是金属 氧化物 半导体场效应晶体管(MOSFET )与双极晶体管的复合器件,既有M OSFET 易驱动的特点,又具有功率晶体管电压、电流容量大等优点。当电源出现过载或短路时,必须采取有效的措施来保护电源以及关键器件IGBT 。 1 过流保护原理 通过过流检测电路,检测IGBT 的集电极电流I c 、集电极与发射极之间电压V ce ,或电源输出电流,与设定的阈值进行比较,控制PWM 信号通断。当开关电源输出过载或短路时,封锁驱动信号,使电源 停止工作,实现保护。在短路电流出现时,为了避免关断IGBT 时d i/d t 过大形成过电压导致IGBT 损坏,可采用降栅压的软关断综合保护技术。 2 几种过流保护方法分析 方法一,利用电流传感器进行过流检测。图1 是利用电流传感器进行过流检测的保护电路。 图1 利用电流传感器进行过流检测保护电路图 收稿日期:2007 07 16 2008年2月舰船电子对抗 Feb.2008 第31卷第1期 SH IPBO ARD EL ECT RO NI C CO U NT ERM EA SU R E V ol.31N o.1

开关电源中几种过流保护方式的比较

開關電源中幾種過流保護方式的比較 楊恒 〔飛兆科技有限公司（臺灣），上海200070〕 摘要：在輸出短路或過載時對電源或負載進行的保護，即爲過電流保護，簡稱過流保護。介紹了過流保護的幾種型式，如フ字型、恒流型、恒功率型等，並進行了比較。 關鍵字：過流保護；檢測；比較 0引言 電源作爲一切電子産品的供電設備，除了性能要滿足供電産品的要求外，其自身的保護措施也非常重要，如過壓、過流、過熱保護等。一旦電子産品出現故障時，如電子産品輸入側短路或輸出側開路時，則電源必須關閉其輸出電壓，才能保護功率MOSFET和輸出側設備等不被燒毀，否則可能引起電子産品的進一步損壞，甚至引起操作人員的觸電及火災等現象，因此，開關電源的過流保護功能一定要完善。 1開關電源中常用的過流保護方式 過電流保護有多種形式，如圖1所示，可分爲額定電流下垂型，即フ字型；恒流型；恒功率型，多數爲電流下垂型。過電流的設定值通常爲額定電流的110％～130％。一般爲自動恢復型。 圖1中①表示電流下垂型，②表示恒流型，③表示恒功率型。 圖1過電流保護特性 1.1用於變壓器初級直接驅動電路中的限流電路

在變壓器初級直接驅動的電路（如單端正激式變換器或反激式變換器）的設計中，實現限流是比較容易的。圖2是在這樣的電路中實現限流的兩種方法。 圖2電路可用于單端正激式變換器和反激式變換器。圖2（a）與圖2（b）中在MOSFET的源極均串入一個限流電阻R sc，在圖2（a）中，R sc提供一個電壓降驅動電晶體S2導通，在圖2（b）中跨接在R sc上的限流電壓比較器，當産生過流時，可以把驅動電流脈衝短路，起到保護作用。 圖2（a）與圖2（b）相比，圖2（b）保護電路反應速度更快及準確。首先，它把比較放大器的限流驅動的門檻電壓預置在一個比電晶體的門檻電壓V be更精確的範圍內；第二，它把所預置的門檻電壓取得足夠小，其典型值只有100mV ～200mV，因此，可以把限流取樣電阻R sc的值取得較小，這樣就減小了功耗，提高了電源的效率。 （a）電晶體保護 （b）限流比較器保護 圖2在單端正激式或反激式變換器電路中的限流電路 當AC輸入電壓在90～264V範圍內變化，且輸出同等功率時，則變壓器初級的尖峰電流相差很大，導致高、低端過流保護點嚴重漂移，不利於過流點的一致性。在電路中增加一個取自＋V H的上拉電阻R1，其目的是使S2的基極或限流比較器的同相端有一個預值，以達到高低端的過流保護點儘量一致。

ATX电源用TL494制作的ATX开关电源控制电路图过流,过压,欠压保护详解

用TL494制作的ATX开关电源控制电路图 过流，过压，欠压保护详解 本开头电源控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)?494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路 ATX电源的控制电路见图1?控制电路采用TL494(有的电源采用KA7500B,其管脚功能与TL494相同,可互换)及LM339集成电路(以下简称494和339)?494是双排16脚集成电路,工作电压7~40V?它含有由{14}脚输出的+5V基准电源,输出电压为+5V(±0.05V),最大输出电流250mA;一个频率可调的锯齿波产生电路,振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定?{13}脚为高电平时,由{8}脚及{11}脚输出双路反相(即推挽工作方式)的脉宽调制信号?本例为此种工作方式,故将{13}脚与{14}脚相连接?比较器是一种运算放大器,符号用三角形表示,它有一个同相输入端“+”;一个反相输入端“-”和一个输出端? 比较器同相端电平若高于反相端电平,则输出端输出高电平;反之输出低电平?494内的比较放大器有四个,为叙述方便,在图1中用小写字母a?b?c?d来表示?其中a是死区时间比较器?因两个作逆变工作的三极管串联后接到+310V的直流电源上,若两个三极管同时导通,就会形成对直流电源的短路?两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通,而另一个管子由导通转为截止的时候?因为管子在转换时有时间的延迟,截止的管子已经转为导通了,但导通的管子尚未完全转为截止,于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路?为防止这样的事情发生,494设置了死区时间比较器a?从图1可以看出,在比较器a的反相输入端串联了一个“电源”,正极接反相端,负极接494的{4}脚?A比较器同相端输入的锯齿波信号,只有大于“电源”电压的部分才有输出,在三极管导通变为截止与截止转为导通期间,也就是死区时间,494没有脉冲输出,避免了对直流电源的短路?死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制,{4}脚的电平上升,死区时间变宽,494输出的脉冲就变窄了,若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压,494就进入了保护状态,{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了?494内部还有3个二输入端与门(用1?2?3表示)?两个二输入端与非门?反相器?T触发器等电路?与门是这样一种电路,只有所有的输入端都是高电平,输出端才能输出高电平;若有一个输入端为低电平,则输出端输出低电平?反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出?与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合?T触发器的作用是:每输入一个脉冲,输出端的电平就变化一次?如输出端Q为低电平,输入一个脉冲后,Q变为高电平,再输入一个脉冲,Q又回到低电平?比较器?与门?反相器?T触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚?{11}脚输出的波形见图2?339是四比较器