鉅大LARGE | 點擊量：699次 | 2019年12月27日
開關電源中幾種過流保護方式的比較分析
引言
電源作為一切電子產品的供電設備，除了性能要滿足供電產品的要求外，其自身的保護措施也非常重要，如過壓、過流、過熱保護等。一旦電子產品出現故障時，如電子產品輸入側短路或輸出側開路時，則電源必須關閉其輸出電壓，才能保護功率MOSFET和輸出側設備等不被燒毀，否則可能引起電子產品的進一步損壞，甚至引起操作人員的觸電及火災等現象，因此，開關電源的過流保護功能一定要完善。
1開關電源中常用的過流保護方式
過電流保護有多種形式，如圖1所示，可分為額定電流下垂型，即フ字型；恒流型；恒功率型，多數為電流下垂型。過電流的設定值通常為額定電流的110％～130％。一般為自動恢復型。
圖1中①表示電流下垂型，②表示恒流型，③表示恒功率型。
1.1用于變壓器初級直接驅動電路中的限流電路
在變壓器初級直接驅動的電路（如單端正激式變換器或反激式變換器）的設計中，實現限流是比較容易的。圖2是在這樣的電路中實現限流的兩種方法。
圖2電路可用于單端正激式變換器和反激式變換器。圖2（a）與圖2（b）中在MOSFET的源極均串入一個限流電阻Rsc，在圖2（a）中，Rsc提供一個電壓降驅動晶體管S2導通，在圖2（b）中跨接在Rsc上的限流電壓比較器，當產生過流時，可以把驅動電流脈沖短路，起到保護作用。
圖2（a）與圖2（b）相比，圖2（b）保護電路反應速度更快及準確。首先，它把比較放大器的限流驅動的門檻電壓預置在一個比晶體管的門檻電壓Vbe更精確的范圍內；第二，它把所預置的門檻電壓取得足夠小，其典型值只有100mV～200mV，因此，可以把限流取樣電阻Rsc的值取得較小，這樣就減小了功耗，提高了電源的效率。
當AC輸入電壓在90～264V范圍內變化，且輸出同等功率時，則變壓器初級的尖峰電流相差很大，導致高、低端過流保護點嚴重漂移，不利于過流點的一致性。在電路中增加一個取自＋VH的上拉電阻R1，其目的是使S2的基極或限流比較器的同相端有一個預值，以達到高低端的過流保護點盡量一致。
1.2用于基極驅動電路的限流電路
在一般情況下，都是利用基極驅動電路把電源的控制電路和開關晶體管隔離開來。變換器的輸出部分和控制電路共地。限流電路可以直接和輸出電路相接，其電路如圖3所示。在圖3中，控制電路與輸出電路共地。工作原理如下：
電路正常工作時，負載電流IL流過電阻Rsc產生的壓降不足以使S1導通，由于S1在截止時IC1=0，電容器C1處于未充電狀態，因此晶體管S2也截止。如果負載側電流增加，使IL達到一個設定的值，使得ILRsc=Vbe1＋Ib1R1，則S1導通，使電容器C1充電，其充電時間常數τ=R2C1，C1上充滿電荷后的電壓是VC1=Ib2R4＋Vbe2。在電路檢測到有過流發生時，為使電容器C1能夠快速放電，應當選擇R4
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