開關(guān)電源欠壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)

1、開關(guān)電源欠壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，無疑是電源設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它對于提高電源工作的安全可靠性、延長電源的使用壽命都起著十分重要的作用。在設(shè)計(jì)保護(hù)電路時(shí)，一方面要保證其功能完善，工作穩(wěn)定可靠；另一方面應(yīng)力求簡單明了，避免繁復(fù)。本文介紹的開關(guān)電源欠壓保護(hù)電路，欠壓檢測與反饋控制合用同一只光耦，可以對電源輸出欠壓作出準(zhǔn)確靈敏的反應(yīng)并充分利用了3842自身的電路特點(diǎn)，使用簡單的阻容元件實(shí)現(xiàn)了欠壓保護(hù)電路的自動(dòng)恢復(fù)功能。23842的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其控制電路3842的工作原理已為大家所熟知，本文在此不作重復(fù)介紹。值得注意的是3842誤差放大器的輸出結(jié)構(gòu)，在2腳接地時(shí)，誤差放大器會(huì)完全截止，不再

2、吸入電流，這就使3842的應(yīng)用具有了一定的靈活性。圖1、圖2是兩種常用的3842控制電路。圖1是標(biāo)準(zhǔn)的3842控制電路，誤差放大器的圖13842控制電路一補(bǔ)償電路Zi和Zf可以為控制回路提供必要的零極點(diǎn)補(bǔ)償，通過對控制回路傳遞函數(shù)的校正，使電源的動(dòng)態(tài)響應(yīng)得到改善。在圖2所示的控制電路中，由于腳接地，3842的誤差放大器始終處于截止?fàn)顟B(tài)，PWM比較器的比較電壓直接由反饋光耦控制，這種控制方法簡單易行，也可避免圖23842控制電路二止?fàn)顟B(tài)，PWM比較器的比較電壓直接由反饋光耦控制，這種控制方法簡單易行，也可避免因誤差放大器補(bǔ)償不當(dāng)造成的電源工作不穩(wěn)定，在電源設(shè)計(jì)中也獲得了廣泛應(yīng)用。本文所介紹的開關(guān)

3、電源欠壓保護(hù)電路就是基于這種控制模式設(shè)計(jì)的。3單光耦自恢復(fù)欠壓保護(hù)電路以3842單端反激電源為例，當(dāng)電源供電電壓過低或電源輸出端過載、短路時(shí)，電源的初級電流都會(huì)大幅度增加，由于采樣電阻Rs的限流作用，使得電源的工作占空比縮小，輸出電壓下降，電源處于非正常工作狀態(tài)。特別是當(dāng)輸出端短路時(shí)，變壓器中磁通的釋放能力近似為零，隨著磁通的積累，變壓器將處于磁飽和狀態(tài)。在初級功率管導(dǎo)通時(shí)，供電電壓幾乎全部加在功率管上，雖然采樣電阻Rs可以為功率管提供短時(shí)間的保護(hù)，但長時(shí)間的短路必然會(huì)導(dǎo)致功率管嚴(yán)重發(fā)熱乃至損壞，所以在電源設(shè)計(jì)時(shí)必須增加欠壓檢測和保護(hù)電路，當(dāng)檢測到電源輸出端出現(xiàn)欠壓現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電源控制器

4、，以防電源損壞。輸出端欠壓檢測，可以采用初級間接檢測和次級直接檢測兩種方法，一般來說次級直接檢測更迅速準(zhǔn)確，因而在電源設(shè)計(jì)中采用較多。最普通的次級直接檢測方法是在控制回路中額外增加光耦等元件（如圖3所示），當(dāng)輸出端出現(xiàn)欠壓時(shí)，光耦截止，觸發(fā)初級的附加控制電路迫使3842關(guān)閉。這種欠壓檢測方法存在著檢測精度不高，使用元件較多等缺陷。另外，在一些特定應(yīng)圖3帶有光耦的次級直接檢測電路用場合，要求電源在出現(xiàn)過載或短路欠壓時(shí)電源控制器不能完全鎖死，當(dāng)欠壓故障消除后，電源控制器應(yīng)具有無須重新上電即可自動(dòng)恢復(fù)工作的功能。自恢復(fù)功能的加入會(huì)使控制電路的元件數(shù)進(jìn)一步增加，也使控制電路的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜化。如何能用較

5、少的元件、較簡單的方法、更有效地完成電源的欠壓檢測、欠壓保護(hù)及自恢復(fù)功能，是本文所介紹的欠壓保護(hù)電路的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。圖4是單光耦自恢復(fù)欠壓保護(hù)電路的基本應(yīng)用電路。在電源上電后，電容E1開始充電，當(dāng)E1電壓充至16V時(shí)，3842開始工作。3842的8腳出現(xiàn)5V電壓，并通過電阻R2對電容C1進(jìn)行充電。此時(shí)，由于2腳電壓低于2.5V，3842的誤差放大器會(huì)完全截止，而且在電源輸出電壓達(dá)到正常值以前，光耦中也不會(huì)有If流過，所以PWM比較器的比較電壓為高電平（1V），電源開始工作，次級電容E2開始被充電。在C1被充電至2.5V前，由于次級輸出電壓已達(dá)到正常值，反饋控制回路開始起作用，采樣比較放大器TL43

6、1開始下拉電流，光耦中有電流If流過，三極管Q1飽和導(dǎo)通，C1通過R3放電，2腳電壓最終被穩(wěn)定在R2和R3的分壓值 上（ <2.5V），PWM比較器的比較電壓完全由反饋光耦調(diào)節(jié)控制，電源進(jìn)入了穩(wěn)定工作狀態(tài)。圖4 單光耦自恢復(fù)欠壓保護(hù)電路的基本應(yīng)用電路在電源輸出端出現(xiàn)微弱欠壓時(shí)，采樣比較放大器TL431會(huì)立即停止下拉電流，反饋控制光耦迅速關(guān)斷，光耦中不再流過電流If，三極管Q1截止，電阻R3失去了分壓作用，電容C1上的電壓很快由 充至2.5V以上。3842誤差放大器開始輸出低電平，PWM比較器的比較電壓也變?yōu)榈碗娖剑?842的6腳停止輸出驅(qū)動(dòng)脈沖后，電源停止了工作，從而實(shí)現(xiàn)了快速靈敏的欠壓

7、檢測及保護(hù)功能。電壓值越接近于2.5V，電源的欠壓保護(hù)動(dòng)作也就越靈敏。在電源的欠壓保護(hù)開始后，D2不再向E1供電，E1電壓開始下降，當(dāng)E1電壓下降到10V時(shí)，3842停止工作，3842的8腳變?yōu)榱汶妷骸1通過R2、D1、R4放電，以保證在下周期工作開始時(shí)，能獲得必要的保護(hù)延時(shí)時(shí)間（加入D1、R4的目的是為了加快C1的放電速度，這兩個(gè)元件也可以不要）。此后，由于R1的充電作用，E1電壓開始回升，當(dāng)E1的電壓再次充至16V時(shí)，電源開始新一周期的工作，若欠壓故障仍未消除，電源很快又會(huì)關(guān)閉，即在出現(xiàn)欠壓故障時(shí)電源將以間歇啟動(dòng)的方式工作，在欠壓故障消除后，電源會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)了欠壓保護(hù)

8、電路的自恢復(fù)功能。本電路在設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免了各阻容元件間有過多的關(guān)聯(lián)，因而使得電路計(jì)算非常明確簡單，這也為電源調(diào)試和維修帶來很大的方便。R1和E1決定了欠壓保護(hù)時(shí)電源的關(guān)閉時(shí)間 ，E1的電壓從10V上升到16V所用的時(shí)間即為電源關(guān)閉時(shí)間，一般取為1秒左右。在輸入電壓較高時(shí)（例如300dc），流過R1的電流 近似為恒流，即 式中 為3842的啟動(dòng)電流，典型值為0.5mA。另外，在輸入 較低時(shí)（例如48dc），流過R1的電流 已不能再近似為恒流，此時(shí)可選用小功率恒流管取代R1，相應(yīng)的 為恒流管的恒流值。R2和C1主要為電源起動(dòng)時(shí)提供必要的保護(hù)延時(shí)時(shí)間 ，C1的電壓從0V上升到2.5V所用的時(shí)間即為保護(hù)延時(shí)時(shí)間，應(yīng)大于電源的電壓上升時(shí)間 ，因而應(yīng)滿足其中 是三極管Q1的飽和管壓降。R5的作用主要是防止在光耦截止時(shí)，三極管Q1的基極浮空，一般取為幾十千歐。三極管Q1選用高頻、高b值、低管壓降的小功率鍺開關(guān)管。4結(jié)束語3842峰值電流控制芯片在單端開關(guān)電源中的應(yīng)用極為普遍，