保護(hù)電路原理介紹

1、2 Emerson Confidential一.過(guò)欠壓保護(hù)電路二.過(guò)流保護(hù)電路三.過(guò)溫保護(hù)電路四.軟啟動(dòng)電路五. CNT電路3 Emerson Confidentiall1.OVPOverVoltage Protectionl2.LVPLowVoltage Protectionl3.OCPOverCurrent Protectionl4.OTPOverTemperature Protectionl5.CNT?4 Emerson Confidential 當(dāng)用戶在使用電源模塊時(shí)，可能會(huì)由于某種原因，造成模塊輸出電壓升高，為了保護(hù)用戶電路板上的器件不被損壞，當(dāng)模塊的輸出電壓高于一定值時(shí)，模塊必須封

2、鎖脈沖，阻止輸出電壓的繼續(xù)上升。5 Emerson ConfidentialVcc1Vcc1Vocontrol100KR343D3191N4148D3211N414812KR336R33420K-51KR3300.1uC315D3201N5231BD3181N41488.2KR341C3120.1uD3171N41483KR3403KR338+-U301LM358567C3160.1u圖1 直流電壓輸出過(guò)壓保護(hù)電路原理圖Vo：輸出電壓正極Vcc1：輔助電源Control：控制信號(hào)6 Emerson Confidential D320產(chǎn)生一個(gè)5.1V電壓基準(zhǔn)送至運(yùn)放U301反相輸入端，R330、

3、R334、R336用于檢測(cè)輸出電壓、檢測(cè)電壓值送至運(yùn)放U301同相輸入端。 輸出電壓沒(méi)有達(dá)到過(guò)壓保護(hù)點(diǎn)時(shí)，運(yùn)放U301 5腳的電壓小于6腳的電壓，運(yùn)放輸出為低電平，輸出正常。輸出電壓Vo升高到設(shè)定檢測(cè)點(diǎn)電壓時(shí)，電阻R336、R334、R330檢測(cè)的分壓比送入運(yùn)放U301的5腳，此時(shí)5腳電壓高于6腳電壓，運(yùn)放U301輸出高電平，封閉控制芯片PWM信號(hào)，模塊輸出電壓為零。7 Emerson Confidential OOCTIS1IS3IS2J4comp_xlGSJ4Vin-P3VREFP2D6BAW56123R181KR1547KR41220C120.01UR2016N138C431234567

4、8R16ARR168.2R19470C150.022UR221.5KC82200PR17470J41C140.47UJ4T2CT1001C83741652Q4IRF640123Q4AIRF640123C11220P圖2.過(guò)流保護(hù)電路實(shí)例8 Emerson Confidential 工作原理 T2采集模塊原邊開(kāi)關(guān)管的輸入電流，采樣電流經(jīng)取樣電阻R18轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)兩路開(kāi)關(guān)二極管（D6）整流形成兩路控制信號(hào)。一路峰值信號(hào)去控制38C43的3腳；另一路準(zhǔn)峰值電平進(jìn)入38C43 EA的反相輸入端2腳。 采用CT作電流采樣的好處是采樣電路功耗小，采樣電路靈活，CT可以放置在MOSFET開(kāi)關(guān)管的D極

5、或S極，也可以串聯(lián)于主變壓器原邊的Vin+端。缺點(diǎn)是電路稍復(fù)雜，體積大，CT存在大占空比時(shí)不能有效復(fù)位的問(wèn)題。CT采樣一般用于中大功率的模塊。9 Emerson Confidential圖3.3843芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖10 Emerson Confidential 芯片工作原理 虛線所框部分為38C43芯片內(nèi)置的誤差放大器和電流放大器。誤差放大器的輸出經(jīng)過(guò)內(nèi)部分壓后（被鉗位到1V），進(jìn)入電流放大器的反相輸入端，與電流采樣信號(hào)比較后進(jìn)入PWM產(chǎn)生電路。最終在芯片的6腳輸出PWM信號(hào)。 在這里，誤差放大器被用來(lái)作OCP保護(hù)，電流控制放大器I/A作峰值電流限流保護(hù)。 誤差放大器E/A用于準(zhǔn)峰值限流。當(dāng)3

6、8C43反相輸入端2腳的直流電平達(dá)到2.5V時(shí)，誤差放大器E/A起作用，使38C43的6腳輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)占空比D減小，達(dá)到模塊OCP之目的。11 Emerson Confidential8T30T15T1T220VAC50Hz120TOUTPUTDC18VCONTROLAC1AC2F1C1C3R3R9R5R4C48VD3VD4U1VrefRt/CtVfbGNDIfbOUTVccCOMPUC384478412536R6R7VD32C27C28L1L41324C25C26L7C66C68C12C46R2C2C47R8R1RV1C77C23R70C21C22Q4123Q5123Q2213Q3213VD

7、112VD212VD2512VD2412VD2312VD3612VD4012D5-+2134L6L31423T1C69T3K1C94VD52AC1AC2圖4.過(guò)流保護(hù)電路實(shí)例12 Emerson Confidential 工作原理工作原理 T3是電流互感器，用于電流采樣，VD1用于整流，VD2、R9用于T3的磁恢復(fù)，C2用于濾波。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，T3采樣其電流并將電流信號(hào)縮小輸出，通過(guò)VD1整流，并通過(guò)R8將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。此電壓信號(hào)通過(guò)R3輸出給U1（PWM芯片，UC3844）的3腳，當(dāng)3腳的電壓超過(guò)1V時(shí)，U1通過(guò)內(nèi)部的電路，減小6腳輸出信號(hào)的脈寬，這樣就減小了輸出電壓，從而達(dá)到原邊限

8、流的目的。當(dāng)主開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，T3通過(guò)VD2、R9進(jìn)行磁恢復(fù)，使T3磁勢(shì)回零。8T30T15T1T220VAC50Hz120TOUTPUTDC18VCONTROLAC1AC2F1C1C3R3R9R5R4C48VD3VD4U1VrefRt/CtVfbGNDIfbOUTVccCOMPUC384478412536R6R7VD32C27C28L1L41324C25C26L7C66C68C12C46R2C2C47R8R1RV1C77C23R70C21C22Q4123Q5123Q2213Q3213VD112VD212VD2512VD2412VD2312VD3612VD4012D5-+2134L6L31423

9、T1C69T3K1C94VD52AC1AC213 Emerson Confidential圖5.打嗝電路實(shí)例14 Emerson Confidential工作原理工作原理 當(dāng)輸出電流出現(xiàn)過(guò)流時(shí)，電流互感器副邊通過(guò)R31和 R29/R29A就會(huì)在R30上面形成的電壓升高，從而使N2C的12管腳電壓升高超出負(fù)向輸入端基準(zhǔn)電壓（2.5V），實(shí)現(xiàn)運(yùn)放N2C的翻轉(zhuǎn)。 當(dāng)N2C實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后就會(huì)對(duì)電容C46充電而C46上面的電荷只能通過(guò)電阻R76放掉，因此通過(guò)選擇R76的阻值來(lái)確定放電時(shí)間常數(shù)，從而確定打嗝限流的持續(xù)時(shí)間。 在N2C實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)后將N2D的3腳電平抬高，導(dǎo)致N2D翻轉(zhuǎn)，將38C43的1管腳拉低，從

10、而封鎖38C43工作。該電路主要應(yīng)用于功率較大的模塊電源限流保護(hù)電路當(dāng)中，它可以有效降低模塊在過(guò)流時(shí)的自身功耗，從而可以達(dá)到保護(hù)模塊免于高溫等損壞延長(zhǎng)模塊使用壽命的目的。15 Emerson ConfidentialVCC2PROTECTHOTK10412R2353.6k 1206D207BAV70123R22920K 0805 1%Vcc2( 輔助電源)：+15VHOT (過(guò)溫信號(hào))：高電平有效（5V）PROTECT(控制保護(hù)信號(hào))：高電平有效（5V）圖6.過(guò)溫保護(hù)電路實(shí)例116 Emerson Confidential工作原理工作原理 當(dāng)溫度繼電器K104檢測(cè)點(diǎn)溫度低于805時(shí)，K104保

11、持吸合短路狀態(tài)，HOT 與PROTECT信號(hào)均為低電平，電源模塊正常工作。當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)溫度達(dá)到805時(shí)，溫度繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)，HOT 與PROTECT信號(hào)變?yōu)楦唠娖?，在PROTECT 信號(hào)作用下，電源模塊保護(hù)關(guān)機(jī)，達(dá)到保護(hù)電源模塊免受過(guò)溫?fù)p壞的目的。 電源模塊保護(hù)關(guān)機(jī)后，溫度繼電器溫度下降，下降到一定程度后溫度繼電器恢復(fù)吸合狀態(tài)，HOT 與PROTECT信號(hào)變回低電平，電源模塊恢復(fù)工作。VCC2PROTECTHOTK10412R2353.6k 1206D207BAV70123R22920K 0805 1%17 Emerson Confidential 這里介紹一種交流輸入浪涌電流抑制電路，該電路一般

12、應(yīng)用于AC/DC整流模塊中，抑制上電啟動(dòng)時(shí)交流輸入通過(guò)整流橋?qū)Υ笕萘繛V波電容的沖擊電流，以減小模塊上電時(shí)對(duì)電網(wǎng)的影響，同時(shí)對(duì)模塊和配電相關(guān)器件起保護(hù)作用。接輸入EMI電路接整流電路KABACin1ACout1KABVCC2STARTKAAKAAACin2ACout2R10451/10WQ1072N4403R13756/1WK1024512D1151N4148+C109+C110-+G101600V/6A4321Vcc2 (輔助電源)：+15VSTART (啟動(dòng)控制信號(hào))：繼電器啟動(dòng)控制信號(hào)，低電平有效圖7.軟啟動(dòng)電路118 Emerson Confidential工作原理工作原理 當(dāng)輸入剛加電

13、時(shí)，繼電器K102處于常開(kāi)狀態(tài)，輸入通過(guò)R104，G101對(duì)電容C109、C110充電，由于電阻R104的存在，限制了C109，C110的充電電流。當(dāng)電容C109、C110電壓充到一定數(shù)值后，模塊輔助電源啟動(dòng)。START信號(hào)在輔助電源上電時(shí)為高電平。再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的延時(shí)，START信號(hào)變?yōu)榈碗娖?，啟?dòng)輸入繼電器吸合，模塊開(kāi)始正常工作。19 Emerson Confidential 下面介紹一種DC-DC軟啟動(dòng)電路，該電路一般應(yīng)用于中、小功率DC-DC變換器中。其目的，主要是為了：(1)、避免電源模塊輸出端出現(xiàn)電壓過(guò)沖，從而引起過(guò)壓保護(hù)電路產(chǎn)生誤動(dòng)作；(2)、降低開(kāi)關(guān)元件、輸出濾波電容器的應(yīng)力，

14、從而提高產(chǎn)品的可靠性和延長(zhǎng)其元器件的使用壽命。圖圖一一、 D DC C- -D DC C軟軟啟啟動(dòng)動(dòng)電電路路R84810KR859100D8181N414812VrefVccOUTGNDR/CTVfbCOMPIsenseU803UC384312345687V8082N4403+C840330U/25V圖8.軟啟動(dòng)電路220 Emerson Confidential工作原理工作原理 當(dāng)UC3843的7腳注入直流電壓VCC時(shí)，8腳上就有5V電壓輸出，通過(guò)R848給C840充電，當(dāng)C840上的電壓大于三極管V808發(fā)射極電壓時(shí)，V808截止，UC3843的6腳就有脈寬電壓輸出。（該輸出脈寬電壓并不是

15、一開(kāi)始有輸出，脈寬就能達(dá)到最大，而是隨著電容器C840上的充電電壓的逐步升高而逐步展開(kāi)的）。 當(dāng)VCC掉電時(shí)，UC3843第8腳輸出為0，此時(shí)，儲(chǔ)存在C840上的電壓，只能通過(guò)D818、R859來(lái)快速釋放掉。這樣做的目的，主要是為了保證VCC在第二次來(lái)電時(shí)來(lái)電時(shí)，使UC3843第六腳輸出的PWM脈寬電壓有一個(gè)逐步展開(kāi)的過(guò)程。21 Emerson Confidential 電路說(shuō)明：Vcc：13V輔助電源電壓N12：2.5V基準(zhǔn)圖9.綜合電路122 Emerson Confidential 欠壓保護(hù)原理欠壓保護(hù)原理 輸入欠壓保護(hù)比較由運(yùn)放N5C提供，其中pin9為N12提供的2.5V的基準(zhǔn)電壓，

16、當(dāng)輸入電壓低于36V并繼續(xù)降低時(shí)，由R37,R54,R99,R100組成的分壓網(wǎng)絡(luò)分得的電壓Vpin10也繼續(xù)降低，當(dāng)Vpin10Vpin6時(shí)，N5B輸出翻轉(zhuǎn)為高電平，通過(guò)D12使Vpin9電壓升高，N5C輸出PRO翻轉(zhuǎn)為低電平，經(jīng)過(guò)邏輯電路將38C43的pin1拉低，關(guān)斷輸出。為了避免在過(guò)溫點(diǎn)附近頻繁保護(hù)，增加回差功能，由R56提供。 24 Emerson ConfidentialCNTCNT電路原理（以負(fù)邏輯為例）電路原理（以負(fù)邏輯為例） CNT功能比較由運(yùn)放N5A提供，其中pin2為N12分壓后提供的基準(zhǔn)電壓。負(fù)邏輯功能時(shí)，R58斷開(kāi)。如果RC1接-VIN，則Vpin3電壓為0，N5A輸

17、出為低電平，N5C輸出PRO為高電平，輸出正常；如果RC1懸空或接高電平，則Vpin3電壓從Vcc或RC1分壓后大于Vpin2，N5A輸出高電平，通過(guò)D12后，N5C輸出PRO翻轉(zhuǎn)為低電平，經(jīng)過(guò)邏輯電路將38C43的pin1拉低，關(guān)斷輸出。25 Emerson Confidential+VinVccVrefVtCNT-VinR5Q8Rc1*+-N2A32184D4123D5123R11AR7C6R11R5A *C7R4R2D4A*123RcR10+-N2B56784Rc2R9RT1R8R3基準(zhǔn)電壓Vref5V 輔助電源Vcc10V14VCNT高電平（3V15V）、 低電平（-0.7V1.2V）

18、IC 控制電平 Vt高、低電平圖10.綜合電路226 Emerson Confidential工作原理工作原理 當(dāng)模塊CNT為負(fù)邏輯時(shí)，去掉D4A、RC1，焊上D4、RC2，模塊正常工作時(shí)CNT接低電平。則N2B輸出低電平，此時(shí)降低輸入電壓，當(dāng)N2A Pin2上電壓低于Pin3腳上電壓時(shí)，N2A輸出高電平，從而Q8導(dǎo)通，將38HC43 Pin1拉低，使模塊關(guān)斷，此時(shí)N2A Pin1上電壓約等于Vcc，導(dǎo)致N2A Pin3上電位升高，因此當(dāng)欠壓回復(fù)點(diǎn)比欠壓點(diǎn)高，這就產(chǎn)生了回差。 隨著鋁基板溫度上升，NTC熱敏電阻RT1阻值下降，N2B Pin5上電位逐漸上升，當(dāng)鋁基板溫度達(dá)到過(guò)溫保護(hù)點(diǎn)時(shí)，N2B Pin5電位高于Pin6電位，N2B輸出高電平，從而Q8導(dǎo)通，將38HC43 Pin1拉低，使模塊關(guān)斷，同樣，過(guò)溫保護(hù)也會(huì)產(chǎn)生回差。 當(dāng)模塊CNT 為正邏輯時(shí)，去掉D4、RC2，焊上D4A、RC1，模塊正常工作時(shí)CNT懸空或接高電平。輸入欠壓及過(guò)溫保護(hù)工作原理同負(fù)邏輯。27 Emerson ConfidentialCNTVCVINVREFPIN1R2R3R10R5R45D4123D5123C6RT+-N2BLM35856784+-N2ALM35832