開關(guān)電源常用的幾種保護(hù)電路

PAGEPAGE1 /9、可靠的的常用幾種保護(hù)路防浪涌軟啟動(dòng)路壓為零，容器充瞬間會(huì)形成很大浪涌流，特別大功率，采用容較大濾波容器，使浪涌100A接通瞬間如此大浪涌斷合閘會(huì)成正常工作，為此幾都設(shè)防流涌流軟啟動(dòng)路，保正?？煽俊?采用閘V和限流阻 R組成防浪涌流路。在接通瞬間，輸入壓經(jīng)整流橋1（D～D）和限阻 R對(duì)器C限制當(dāng)器C到約80％額定時(shí)逆變器1 4 1正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生閘發(fā)信號(hào)，使閘導(dǎo)通并短路限流阻 R，處于1正常狀態(tài)。1 采用閘和限流阻組成軟啟動(dòng)路2采用繼器K和限流阻 R構(gòu)成防浪涌流路接通瞬間經(jīng)（D～1 1 1D）和限阻 R對(duì)濾波容器C充防接通瞬間浪涌流同時(shí)輔助V經(jīng)阻 R對(duì)并接于繼4 1 1 cc 2K

線包容器C充，當(dāng) C上壓達(dá)到繼器K動(dòng)作壓時(shí)，K動(dòng)作，其K

閉合旁路1 2 2 1 1 1.1限流電阻 R，電源進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。限流的延遲時(shí)間取決于時(shí)間常數(shù)（ RC），通常選取為 0.3～0.5s。1 22為了提高延遲時(shí)間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動(dòng)作抖動(dòng)振蕩，延遲電路可采用圖 3所示電路替代 RC延遲電路。圖 2 采用繼電器K1

和限流電阻構(gòu)成的軟啟動(dòng)電路圖 3 替代RC的延遲電路過壓、欠壓及過熱保護(hù)電路進(jìn)線電源過壓及欠壓對(duì)開關(guān)電源造成的危害，主要表現(xiàn)在器件因承受的電壓及電流應(yīng)力超出正常使用的范圍而損壞，同時(shí)因電氣性能指標(biāo)被破壞而不能滿足要求。因此對(duì)輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過壓、欠壓保護(hù)以提高電源的可靠性和安全性。2℃，10％50℃時(shí)的工壽命只有溫25℃1/6為了避免功率器件過熱造成損壞，在開關(guān)電源中亦需要設(shè)置過熱保護(hù)電路。44LM339可

為欠1.1

為R可以調(diào)節(jié)、欠動(dòng)作閾值。N1

1.3

為熱，R為負(fù)溫度系數(shù)TR，緊貼于功率開關(guān)IGBT7 TR7

在設(shè)定溫度閾值動(dòng)作。

于外部故障應(yīng)急關(guān)機(jī)，當(dāng)其正向端輸入低電平時(shí)，PWM4輸出端并聯(lián)，無論、欠、熱任何種故電路變動(dòng)，可使輸出高電平封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。4 、欠、熱保護(hù)電路保護(hù)電路時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源于時(shí)，整流無電流，其它流造損壞，同時(shí)使逆變工作出現(xiàn)異常，此必須對(duì)保護(hù)。檢測(cè)電通常采電流互感電檢測(cè)電路。由于電流互感檢測(cè)高、體積大，故開關(guān)電源般采電保護(hù)電路。5簡(jiǎn)單電缺保護(hù)電路。三平衡時(shí)，R～R結(jié)點(diǎn) H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當(dāng)時(shí)，H點(diǎn)電位抬高，1 3光耦輸出高電平，，輸出低電平，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)?；鶞?zhǔn)可調(diào)，以調(diào)節(jié)動(dòng)作閾值。保護(hù)適于制，適于制。電路變動(dòng)，可PWM信號(hào)。圖 5 三相四線制的缺相保護(hù)電路圖 6是一種用于三相三線制電源缺相保護(hù)電路，A、B、C缺任何一相，光耦器輸出電平低于比較器的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出低電平，封鎖 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)閉電源。比較器輸入極性稍加變動(dòng)，亦可用高電平封鎖 PWM信號(hào)。這種缺相保護(hù)電路采用光耦隔離強(qiáng)電，安全可靠，R、RP1

用于調(diào)節(jié)缺相保護(hù)動(dòng)作閾值。圖 6 三相三線制的缺相保護(hù)電路開關(guān)電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴(yán)重的故障，短路保護(hù)是否可靠，是影響開關(guān)電源可靠性的重要因素。IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兼有場(chǎng)效應(yīng)晶體管輸入阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，是目前中、大功率開關(guān)電源最普遍使用的電力電子開關(guān)器件。IGBT能夠承受的短路于它的和壓降和短路電流的大小，一μs十μs。短路電流僅使短路承受短，使關(guān)電流降率 di/dt過大，由于漏感及引線電感的存在，導(dǎo)致IGBT集電極過電壓，該過電壓可在器件內(nèi)部產(chǎn)生擎住效應(yīng)使 IGBT鎖定失效，同時(shí)高的過電壓會(huì)使 IGBT擊穿。因此，當(dāng)出現(xiàn)短路過流時(shí)，必須采取有效的保護(hù)措施。為了實(shí)現(xiàn)IGBT的短路保護(hù)，則必須進(jìn)行過流檢測(cè)。適用 IGBT過流檢測(cè)的方法，通常是采用霍爾電流傳感器直接檢測(cè) IGBT的電流 I，然后與設(shè)定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的關(guān)斷；或者c采用間接電壓法，檢測(cè)過流時(shí) IGBT的電壓降V，因?yàn)楣軌航岛卸搪冯娏餍畔ⅲ^流時(shí)

增大，且基本ce ce上為線性關(guān)系，檢測(cè)過流時(shí)的 V

并與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷。在短路電流出現(xiàn)時(shí)，為了避免關(guān)斷電流的di/dt過大形成過電壓，導(dǎo)致 IGBT鎖定無效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常采用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合保護(hù)技術(shù)。在檢測(cè)到過流信號(hào)后首是進(jìn)降柵保護(hù)，以降低電流的值，IGBT的短路時(shí)間。在降柵動(dòng)后，設(shè)定定時(shí)間用以斷電流的實(shí)性，在時(shí)間內(nèi)失則柵壓動(dòng)，然在則進(jìn)行軟關(guān)斷，使柵壓降0V以，關(guān)斷 IGBT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在降柵壓電極電流，軟關(guān)斷時(shí)會(huì)出現(xiàn)過大的短路電流降和過高的過電壓。采用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)保護(hù)，使電流的值和降到制，過電壓降低，IGBT的電流電壓行保在內(nèi)。在設(shè)降柵壓保護(hù)電路時(shí)，降柵壓和，降柵壓大比7.5V，降柵壓，可采用 2μs降時(shí)間的軟降柵壓，降柵壓大，電極電流較，在鎖柵極可，必采用軟關(guān)斷；降柵壓較比V以，降柵可，而鎖柵壓的必須，采用軟關(guān)斷，以避免過電壓生。源狀態(tài)中工，又原工頻連續(xù)熱積累而造IGBT即次立即封而工頻1Hz，形成間歇“打嗝”的保護(hù)方法，除后即常工。IGBT短路保護(hù)的實(shí)用電路及工原理。圖7是利用 IGBT過流時(shí) V

增大的原理進(jìn)行保護(hù)的電路，用專用驅(qū)動(dòng)器 EXB841。EXB841內(nèi)部電很好地完具功除誤。含有IGBTV直接送EXB841的電極電壓監(jiān)視腳6，而是經(jīng)二極管 ce

，通過比較器 ICD1 1

輸出接EXB8416其目VD1

向壓降隨電流同而異，采用閾值比較器，提高電流檢測(cè)的準(zhǔn)性。發(fā)生過流，驅(qū)動(dòng)器EXB841的低斷電路關(guān)斷 IGBT，以避免電極電流損壞 IGBT器件。圖 7 采用IGBT過流時(shí) V

增大的原理進(jìn)行保護(hù)圖 8是利用電流傳感器進(jìn)行過流檢測(cè)的 IGBT保護(hù)電路，電流傳感器（SC）初級(jí)（1匝）串接在 IGBT的集電極電路中，次級(jí)感應(yīng)的過流信號(hào)經(jīng)整流后送至比較器IC1

的同相輸入端，與反相端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，IC1

的輸出送至具有正反饋的比較器 IC，其輸出接至 PWM控制器 UC3525的輸出控制腳 10。不過流時(shí)，2V<V，V=0.2V，V<V，

輸出低電平，PWM控制器正常工作。當(dāng)出現(xiàn)過流時(shí)，電流傳感器檢測(cè)的整流電A ref B C 2壓升高，V>V，V為高電平，C充電使 V>V，

輸出高電平（大于 1.4V），關(guān)閉 M控制電路。因無驅(qū)A ref B 3 C 2動(dòng)信號(hào)，IGBT關(guān)閉，而電源停止工作，電流傳感器無電流流過，使V<V，V=0.2V，C經(jīng) R放電，當(dāng) CA ref B 3 1 3放電到使 V<V 時(shí)，

又輸出低電平，電源重新進(jìn)入工作狀態(tài)，如果過流繼續(xù)存在，保護(hù)電路又回復(fù)到原C 2來的限流保護(hù)工作狀態(tài)，反復(fù)循環(huán)使 PWM控制電路的輸出驅(qū)動(dòng)波形處于間隔輸出狀態(tài)，如圖 8(b)所示波形。電位器R

調(diào)整比較器過流動(dòng)作閾值。電容器 C經(jīng) D快速充電，經(jīng) R慢速放電，只要合理地R，C的參P1 3 5 1 1 3，使 驅(qū)動(dòng)信號(hào)關(guān)閉時(shí)間 t>>t，保電源進(jìn)入狀態(tài)。正反饋電R保IC只有高低電平兩2 1 7 2狀態(tài)，DRC充放電電路，保IC輸出不致在高、低電平之頻繁變化IGBT關(guān)5 1 3 2斷而損壞。PWM8 IGBT9TV1IGBTVVVRRVIGBT1 ce 3 2 3 3

IGBTRCV

D3 53 2ICV1 3

V2

9 10IGBT及低頻率技術(shù)10IC4

VV1 3

ICV4 1

V2

V4

IGBTV

IC1

V5

IGBTVD

RC2μs同IC的R對(duì)2 61 1 7CCVDV并RC3s2 2 4 6 93至斷的延遲RC選取5～15μs。72VV經(jīng)C

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