关于开关电源而言, 安全、牢靠性向来被视为重要的功能之一. 开关电源在电气技术指标满意电子设备正常运用要求的条件下, 还要满意外界或本身电路或负载电路呈现毛病的状况下也能安全牢靠地作业. 为此, 须有多种维护措施. 对维护电路的特色分析, 对存在缺乏等待战胜, 期望规划出更安全、更牢靠的维护电路。
1 浪涌电流电路分析
浪涌电流是因为电压骤变所引起. 如电子设备在第一次加电压时, 因为大容量电源电容器充电引起的涌入初始电流 开机浪涌电流; 又如直击雷、感应雷沿着电源线进入开关电源的骤变电压所产生瞬态电流雷浪涌电流. 浪涌电流上升时间十分快, 持续时间十分短, 损坏效果十分大. 为避免或减轻浪涌电流的损坏, 设置按捺浪涌电流或将浪涌电流转移到地线等办法来维护开关电源避免浪涌电流的危害。
1. 1 发动限流维护
开关电源的初级整流电路有大容量滤波电容,开机瞬间整流管向这些大电容充电, 使整流管瞬时电流超越额定值. 为减小开机发动限流( 浪涌电流) ,开关电源一般都设有抗冲击电路. 如图1 电路, 在开机瞬间, 开关电源变压器的3、4 绕组电压为0V, VD5截止, 晶闸管VD6 的G、K 极间电压为0V, VD6 截止.充电电流途径: AC220V→VD1- 4 正极→大电容C1→地→R2→VD1- 4 负极. 因为R2 有阻止大电流效果( 一般设为3. 3Ω) , 因此能有用约束开机浪涌电流。
开关电源正常作业后, 开关电源变压器的1、2绕组上产生感应电压, 对C2 充电( 充电时间常数约等于R3×C2) , 使VD6 导通, 整流电流不再经R2, 而是经VD6 的A、K 极回来整流桥VD1- 4 的负极. 也便是说, 在正常作业状况, VD6 将R2 短路, 避免R2产生功耗.R2 仅在开机瞬间起效果。
用晶闸管作发动限流维护安全牢靠, 但电路比较复杂些, 从电路本钱和电路简捷等视点来说用温控电阻作发动限流维护, 它既经济又简略更安全牢靠, 如图3。
1. 2 雷浪涌电流维护
电网输电线遭到雷击或感应雷时, 输电线中的感应骤变电压会产生浪涌电流. 为防备雷浪涌电压和电流冲击, 常在电源的输入端并联一个或几个压敏电阻来开释雷浪涌电流的冲击. 图2 电路是用压敏电阻来防备雷浪涌电流, 压敏电阻Rv 常状况下呈高阻抗( 近似开路) , 当电网输电线遇到雷击或感应雷, 压敏电阻Rv 两头瞬间超越它的发动电压, 它将立即由高阻抗变为低阻抗( 近似短路) , 使雷浪涌电流开释, 一起沟通稳妥丝F 熔断, 起到防输电线被雷击或感应雷而损坏电子设备的意图。
1. 3 实践电路分析及仿真测验
图3 电路是一个典型的实践开关电源部分电路
防雷单元: 当有雷击, 产生高压经电网导入电源时, 由Rv1、Rv2、Rv3、F1、F2、F3 和FDG 组成的电路进行维护. 当加在压敏电阻两头的电压超越其作业电压时, 其阻值下降, 使高压能量被压敏电阻所耗费, 若电流过大, F1、F2、F3 会焚毁维护后级电路。
防开机浪涌单元: 当电源敞开瞬间, 要对C 充电, 因为瞬间电流大, 其能量全耗费在温控电阻Rt上, 因为Rt 的特性是随温度上升电阻呈指数联系减小( Rt 为负温系数元件) , 瞬间温度升高后Rt 阻值减小( 呈低阻抗) , 这时它耗费的能量十分小, 后级电路可正常作业. 温控电阻Rt 由高阻抗变为低阻抗, 有用地避免浪涌电流。
模仿试验: 用雷击浪涌电流产生器模仿维护电路参加前后的试验测验波形如图4 和开机浪涌电流测验波形如图5. 模仿试验标明, 浪涌电流的共同点是效果时间短( 几至几十纳秒) , 冲击电流大( 雷击浪涌电流可达几十至几千安培, 开机浪涌电流超越作业电流的数十倍以上) , 参加维护电路后尖峰被削去。
2 过流维护电路分析
众所周知, 当电源输出端超越额定负载或短路或操控电路失掉操控才能等意外状况时, 会形成电子设备不能正常作业或对电子设备形成损坏等. 过流维护电路有断路法、振动器调频法。
2. 1 断路法过流维护
防备电路中的电流过流, 最经济简洁的办法是用稳妥丝. 稳妥丝熔断维护分为沟通稳妥和直流稳妥二类. 当负载电流产生意外其电流超越稳妥丝的熔断值( 熔断系数一般在1. 1~ 1. 5 之间) 时, 稳妥丝熔断, 到达过流维护意图. 但在开机瞬间, 因为大电容的充电, 会产生很大的浪涌电流, 这个浪涌电流一般为正常输入电流的数倍, 简单使稳妥丝熔断, 而产生错误判断, 这是它的首要缺点。
2. 2 振动器调频法过流维护
所谓调频法便是经过检测比较扩大电路产生一个操控信号使振动器的振动频率产生变化, 使负载电压下降, 然后到达负载电流减小意图. 一般过电流维护设定值为额定电流的110% ~ 130% , 能主动康复。
在互感器的耦合下, 若输出端有过载或短路状况产生时, 此刻初级电流会很快的添加, 检测电阻RS( 锰铜丝) 上的电压VRS 就会增大. 在图6( A) 此电压VRS 超越V2 的B- E 导通电压,V2 导通, 因为V2 集电极接的是振动电路的操控端, 使振动电路的振动减缓或中止振动. 在图6( B)VRS 经电压比较器后输出一个操控信号到振动电路, 调理振动频率, 使输出电压下降, 减小负载电流, 到达维护的意图。
图6( B) 与图6(A) 的过流维护精度要高, 因( B) 电路规划了差错比较和差错扩大电路。
