一種簡單有效的限流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

1、一種簡單有效的限流保護(hù)電路設(shè)計(jì)過流保護(hù)電路是電源產(chǎn)品中不可缺少的一個(gè)組成部分，根據(jù)其控制方法大致可以分為關(guān)斷方式和限流方式。限流方式由于其具有電流下垂特性，故障解除后能自動(dòng)恢復(fù)工作，因此，得到比較廣泛的應(yīng)用。 限流保護(hù)電路首先要有一個(gè)電流取樣環(huán)節(jié)，目前，一般的做法是串聯(lián)一個(gè)小電阻或者是用霍爾元件來獲得電流信號(hào)。當(dāng)取樣電流比較小的時(shí)候，這兩種取樣方法都是可取的。但當(dāng)取樣電流比較大時(shí)，電阻取樣會(huì)有較大的損耗，降低了變換器的效率，而霍爾元件取樣其體積比較大，且價(jià)格昂貴，對(duì)整個(gè)電源的成本也是個(gè)問題。 基于以上考慮，本文提出一種簡單有效的限流保護(hù)電路，克服了以上兩種方式取樣大電流時(shí)的缺點(diǎn)。它適用于正激、

2、反激等各種變換器，而且成本也比較低。 1    限流保護(hù)電路工作原理 圖1中虛線框外的電路是普通的峰值電流方式的PWM控制電路，利用電流互感器取樣峰值電流。圖中所示的PWM芯片是ST公司生產(chǎn)的L5991。虛線框內(nèi)是本文所提出的限流保護(hù)電路。它利用峰值電流控制中的電流信號(hào)作為輸入信號(hào)，通過一個(gè)由D1，R1，C1組成的峰值保持電路和由運(yùn)放組成的PI環(huán)節(jié)得到一個(gè)誤差信號(hào)，在變換器的輸出電流超過限定值的時(shí)候，該誤差信號(hào)就會(huì)控制PWM芯片的占空比，從而使輸出電流保持在限定值。由于D2存在，當(dāng)輸出電流低于限流值時(shí)，該部分電路對(duì)占空比的控制不起作用。圖1    限流保

3、護(hù)電路 下面以正激變換器為例，闡述限流保護(hù)電路的工作原理。 正激變換器如圖2所示。設(shè)圖1中A點(diǎn)電壓為va，B點(diǎn)電壓為vb，C點(diǎn)電壓為vc，圖2中流過開關(guān)管的電流為is，電感電流為iL，輸出電流為io。電流取樣變壓器原邊電流，即流過開關(guān)管的電流is。并作以下假定： 圖2    正激變換器 1）二極管D1的導(dǎo)通壓降是VD1并保持不變； 2）R1在實(shí)際電路中的作用是與C1組成RC吸收網(wǎng)絡(luò)吸收尖峰，這里假定為零； 3）正激變換器電感L電感量較大，電路工作在CCM模式且電感電流波動(dòng)較小。 則正激變換器限流保護(hù)電路的理論工作波形如圖3所示。其一個(gè)開關(guān)周期可以分為3個(gè)工作階段。 階段1（

4、t0t1）    t0時(shí)刻vg>0，開關(guān)管S及二極管DR1導(dǎo)通，iL線性上升，所以，原邊電流is也線性上升，va也隨之上升，此時(shí)間段vavb<VD1，二極管D1處于關(guān)斷狀態(tài)，vb通過R3放電，呈下降趨勢。 階段2（t1t2）    t1時(shí)刻vavb>VD1，二極管D1開始導(dǎo)通，vb隨著va線性上升。 階段3（t2t3）    t2時(shí)刻vg=0，S關(guān)斷，is=0，則va=0，二極管D1關(guān)斷，vb通過R3放電，直到下一周期的到來。 從圖3中可以看到vb是一個(gè)波動(dòng)的電壓，但是在實(shí)際電路中，由于圖1中時(shí)間常數(shù)R3C1取得比較

5、大，vb的波動(dòng)很小，可以近似為一個(gè)直流電壓。 圖3    正激變換器限流保護(hù)電路理論波形 根據(jù)假定3)，電感電流的波動(dòng)較小，即va的斜率比較小，另外VD1較小(是因?yàn)榱鬟^二極管的電流很小，實(shí)驗(yàn)中采用1N5819實(shí)測值為200mV左右)，則vb的值近似地等于vaD(va在DT時(shí)間內(nèi)的平均值)。從圖3中可以看到VaD與輸出電流io成正比，也即vb近似與輸出電流io成正比，假定vb=KioK為常數(shù)。 我們知道，當(dāng)限流保護(hù)電路工作并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，vb=vc=vref=Kio，此時(shí)輸出電流io即為限流保護(hù)值。因此，通過改變參考電壓Vref即可改變限流保護(hù)值。 2 

6、60; 限流保護(hù)點(diǎn)補(bǔ)償電路 在輸出電壓一定，輸入電壓為寬范圍時(shí)，由于占空比隨著輸入電壓的變化而變化，應(yīng)用于不同的拓?fù)?，限流保護(hù)電路的工作情況會(huì)有所不同，下面以正激和反激式變換器為例進(jìn)行理論分析。 在分析之前先作一個(gè)假定：由前面分析已經(jīng)知道vb的值近似等于vaD，在此令vb=vaD，并且在以下的波形圖中都以直流電壓出現(xiàn)。2.1    正激變換器 根據(jù)限流保護(hù)電路的工作原理及以上假定，則有 vb=vaD=isDn2R=    （1） io=    （2） 式中：isD為is在DT時(shí)間內(nèi)的平均值；n1為變壓器原副邊匝數(shù)比；n2為電流互感器原副邊匝數(shù)比；iLo為電感電流一個(gè)周期內(nèi)的平均值。 當(dāng)限流保護(hù)電路工作并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，vb=vc=Vref，io即