开关电源常用保护电路过热过流过压以及软启动保护电路
常用的六种开关电源输入保护电路
常用的六种开关电源输入保护电路
开关电源是开关稳压线性电源的简称，以前的电源产品是采用线性电源，这是一种晶体管线性稳压电源，由于效率低下等原因已逐渐被开关电源取代。
开关电源，顾名思义就是通过控制开关管的导通时间以及关断时间来维持输出电压的稳定的电源，已逐渐向小型化、效率化、模块化、高可靠性等方向发展。
对于开关电源，输入保护电路很重要，开关输入保护电路具有过流保护、过压保护以及浪涌抑制等功能，对于电网的电压冲击以及EMC等具有至关重要的作用。
下面列举6种开关电源输入保护电路
一、保险丝形式
保险丝有普通型的也有快速型的，具有熔点低、熔断速度快特点，但是在熔断时候会产生火花、冒烟，甚至有玻璃管的会爆裂，因此安全性较差。
仅有保险丝的输入保护电路，只有过流保护作用，一般选择保险丝时候实际的熔断电流要等于额定电流的1.5倍左右。
二、保险丝、压敏电阻形式
这种电路多了压敏电阻，压敏电阻规格有07471、10471、14471等规格，具有浪涌抑制功能，因此这种电路有过压、过流保护功能，有些还具有防雷击保护
三、熔断电阻器、压敏电阻形式
熔断电阻器与保险丝作用相同，都是起到过流保护，但是与保险丝不同的是熔断电阻器熔断时候不会产生火花以及烟雾，就安全性来说安全高一点；而压敏电阻具有浪涌电压吸收作用，因此这种电路形式具有过压、过流保护功能
四、保险丝、NTC热敏电阻形式
热敏电阻采用的是负温度系数的，它的阻值随温度的升高为降低，它具有抑制电路的浪涌电流能力
五、压敏电阻、NTC热敏电阻形式
六、保险丝、压敏电阻、NTC热敏电阻形式。
利用PS223设计的ATX开关电源技术
利用PS223设计的ATX开关电源技术开关电源以安全、可靠为第一原则，高性能大功率ATX电源设计中应用电源管理监控芯片实现防浪涌软启动以及防过压、欠压、过热、过流、短路、过温等保护功能。
开关电源SPS(Switching Power Supply)利用现代电力电子技术，以小型、节能、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备。
1 ATX电源概述与电源管理监控保护功能Intel制定的大功率(350～900 W)ATX电源规范版本是ATXl2V 2．2，+12 V采用双路输出，其中一路+12 V(A)专为CPU供电，而另一路+12 V(B)则为其他设备供电，输出到主板的接头为24针脚，以输出两组+12 V。
高性能开关电源设计为主动式功率因素校正PFC(Power Factor Correction)，采用诸如Champion公司出品的CM6800G整合型PFC／PWM控制器，为电源提供PFC及PWM功率级电路整合控制，使用诸如PS223等电源管理监控芯片提供过压、过流、过功率、低电压和短路等多重保护。
温度是影响电源设备可靠性的最重要因素，根据有关资料分析表明，过热会导致功率器件造成损坏，需要设置过热保护电路。
保护设计中的短路保护(SCP)、过载保护(OPP)是ATXl2V强制标准，在短路和各路总负载过载时触发以保护电源；过电流保护(OCP)防止电源某路输出过载；过温保护(OTP)防止电源内部过热；过压／欠压保护(OVP／UVP)用于当输出电压超过／低于标准值20～25％时触发，电源若有异常便会立刻切断输出，各路电压全部没有输出。
在接通电源的瞬间，风扇动一下就停，电源即处于保护状态。
图l为开关电源转换流程方框图，开关电源转换流程为交流输入→EMI滤波电路→整流电路→功率因子修正电路→功率级一次侧(高压侧)开关电路转换成脉流→主要变压器→功率级二次侧(低压侧)整流电路→电压调整电路(DC-DC转换电路)→滤波电路→电源管理监控→输出。
开关电源过欠压、 过流、 过温、 软启动详解!
开关电源过欠压、 过流、 过温、 软启动详解！
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夕��
ry =,· ·•输出过压保护电路
当用户在使用电源模块时，可能会由于某种原因，造成模块输出电压升高，为了保护用户电路板上的器件不被损坏，当模块的输出电压高于一定值时，模块必须封锁脉冲，阻止输出电压的继续上升。
Vcc1
Vo Vcc1 R330 51K D317 1N4148
R340 3K C315
Q_ 1u
R341 8.2K R334 20K-
R338 3K
D319 1N4148 Vo: 输出电压正极Vc c1: 辅助电源Co ntr ol: 控制信号231扣c 0 丁—寸
R343 100K
0321 1N4148 control
C316 0.1u 图1直流电压输出过压保护电路原理图
D320产生一个5.1V 电压基准送至运放U301反相输入端，R330、R334、R336用于检测输出电压检测电压值送至运放U 301同相输入端。
图11综合电路3
VIN R40 \文
100K R44 3.3k R43
R42 10K 欠压，过温，CNT保护综合电路举例(4)Vref OC207 J �RT1 i PT028 斗；s o R 35R39 ! 10K t
2.55K I C27 0.01U
二�.:i R41 27K C28 0.1U VDD f ＿＝ 10K vc ｀＇ Q10鲁 1 �I 1 I C30j_-;-�R181K 唱,:-
帘。
17种新型彩电开关电源集成电路资料 (1)
17种新型彩电开关电源集成电路资料1、KA3S0680RFB KA3S0880RFBKA3S0680RFB KA3S0880RFB是日本FAIRCHILD公司生产的开关电源电路，内置功率MOSFET 和控制电路，其内部设有过流、过压、过热保护电路，低压限制电路、高压感应电路等。
具有工作频率宽、效率高、工作稳定等特点，KA3S0680RFB 与KA3S0880RFB的内部电路基本相同，只是输出功率不同（KA3S0680RFB功率为150W；KA3S0880RFB功率为190W）。
它被应用在海信DP2999、海尔高美高等新型彩电中。
KA3S0680RFB KA3S0880RFB引脚功能与维修数据见表1所示。
引脚符号功能海信DP2999 海尔高美高对地电压（V）对地电阻（KΩ）对地电压（V）对地电阻（KΩ）红笔测罴笔测开机待机红笔测罴笔测①DRA IN 内置功率开关管漏极300 5.7 500 270 280 3.8 ∞②GND 接地0 0 0 0000③Vcc 电源20 5 500 16 15 3.3 ∞④FB 反馈 1.8 8 200 200 0.2 5.7 200⑤SYNC 同步输入7.17.5 31 6.3 3.8 5.4 302、A5Q1265RFA5Q1265RF是日本FAIRCHILD公司生产的FPS型开关电源控制电路，内置具有耐压强650V 的电流检测型场效应功率管和控制电路，并设有过流、过压、过热保护电路（当芯片表面温度超过150℃时，自动切断输出；当供电端③脚的电压高于24V或低于11V时，芯片停止工作）。
它被应用在海尔UOC芯片新型彩电中。
引脚功能与维修数据见表2所示引脚符号功能海尔UOC对地电压（V）对地电阻（KΩ）红笔测罴笔测①DRA IN 内部场效应管漏极270 3.7 +∞②GND 内部场效应管源极（接地）0 0 0③Vcc 电源输入端16 3.3 +∞④FB 反馈输入（通常接耦合器） 1 5.6 200⑤SYNC 同步输入 6.3 5.3 313、KA7630KA7630是具有复位信号输出功能和三路电压输出的稳压器，其内部设有限流保护电路和过热保护电路；最大输入电压20V。
24V开关电源的几种保护电路
24V开关电源常用的几种保护电路1.防浪涌软启动电路24V开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路，在进线电源合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零，电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流，特别是大功率开关电源，采用容量较大的滤波电容器，使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流，重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏，整流桥过流损坏；轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作，为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路，以保证电源正常而可靠运行。
2.过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。
温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。
根据有关资料分析表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10％，温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6，为了避免功率器件过热造成损坏，在开关电源中亦需要设置过热保护电路。
3.缺相保护电路由于电网自身原因或电源输入接线不可靠，24V开关电源有时会出现缺相运行的情况，且掉相运行不易被及时发现。
当电源处于缺相运行时，整流桥某一臂无电流，而其它臂会严重过流造成损坏，同时使逆变器工作出现异常，因此必须对缺相进行保护。
检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。
由于电流互感器检测成本高、体积大，故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。
图5是一个简单的电子缺相保护电路。
三相平衡时，R1～R3结点H电位很低，光耦合输出近似为零电平。
当缺相时，H点电位抬高，光耦输出高电平，经比较器进行比较，输出低电平，封锁驱动信号。
比较器的基准可调，以便调节缺相动作阈值。
该缺相保护适用于三相四线制，而不适用于三相三线制。
电路稍加变动，亦可用高电平封锁PWM信号。
三、由TDA16888+UC3843构成的开关电源电路_液晶彩色电视机维修精要与实例详解_[共6页]
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108液晶彩色电视机维修精要与实例详解4．保护电路（1）过压保护电路当输入的市电电压过高时，STR-W6756的④脚电压升高，当该脚电压达到上限值（27.7V）时，STR-W6756内部过压保护电路启动，振荡器停止振荡，STR-W6756内部开关管被关断，开关电源无输出。
（2）过流保护电路若因某种原因出现过流时，开关变压器各绕组输出电压均下降；当T1的5—6绕组的感应电压经D3、D2整流后，产生的电压（即STR-W6756的⑦脚电压）下降至0.73V时，STR-W6756内部振荡器停止振荡，从而实现过流保护的目的。
（3）过热保护电路当STR-W6756内部基板超过150℃并持续80μs以上时，内部的过热保护电路启动，振荡器停止振荡，开关电源停止工作，从而实现过热保护。
（4）软启动电路电源启动时，STR-W6756的⑤脚（软启动设定端）流出的电流给C2充电，当达到软启动的门槛电压（1.2V）时，电源才启动。
利用此功能，可抑制待机期间开关变压器发出的噪声。
如果要取消此功能，只需要在STR-W6756的⑤脚与地间接一只47kΩ电阻即可。
5．待机控制电路液晶彩电正常工作时，MCU待机控制脚输出低电平，Q1截止，不影响光耦合器U2内部发光二极管两端的电压，此时开关电源稳压电路处于正常的工作状态。
待机时，MCU待机控制脚输出高电平，Q1导通，集电极为低电平，使光耦合器U2内部二极管的负端电位大幅下降，流过U2内部二极管的电流增大，经光电耦合使STR-W6756内部振荡器进入间歇振荡状态，输出电压大幅下降。
由于在待机时，T1的5—6绕组输出的电压也会下降，STR-W6756的④脚电压随之下降，当此电压下降到9.7V时，STR-W6756停止工作，此时，AC 220V经启动电阻R9对C9充电，STR-W6756的④脚电压再次上升，当其达到启动电压时，STR-W6756又重新开始工作，如此周而复始。
三、由TDA16888+UC3843构成的开关电源电路由TDA16888+UC3843构成的开关电源电路主要应用在康佳LC-TM3719液晶彩电上，有关电路如图4-20所示。
软启动保护、过压保护、过流保护、欠压掉电保护设计实例
开关电源电路负责为整个机床数控系统各部分设备提供电源。
文中主要介绍了一种机床数控系统用开关电源各种保护电路的工作原理和实现方法，通过实际研制，使得该系统开关电源稳定性大大提高，保护功能稳定可靠，满足了批量生产要求。
1 保护电路工作原理分析机床数控用开关电源包含有软启动保护、过压保护、过流保护、欠压掉电保护等电路。
(1) 软启动电路由于开关电源输入整流电路后级大多采用电容性滤波电路滤波，在电源合闸瞬间，往往会产生电流幅值高达几十甚至几百安培的浪涌电流，此种浪涌电流十分有害，会造成开关电源启动故障甚至损坏。
常用的软启动电路有可控硅和限流电阻组成的防浪涌软启动保护、继电器触点组成的软启动保护、负温度系数电阻组成的软启动保护电路等。
本系统开关电源采用负温度系数电阻组成的软启动保护电路，简单实用，工作可靠。
如图1, 220 V 交流电经线圈L1滤波共模干扰后，整流产生约三百伏左右直流电压， RT 电阻为负温度系数热敏电阻，型号为M02-7Ω。
当电源合闸瞬间，浪涌电流使得热敏电阻发热，阻值迅速减小，输出直流电压逐渐建立，可有效防止浪涌电流对电源电路的冲击，使得整个电源半桥变换电路稳定可靠。
图1 负温度系数电阻组成的输入软启动电路在开关电源启动时，由于脉宽调制器尚未建立稳定的驱动脉冲，需采取措施使得驱动脉冲逐渐建立起来，该开关电源脉宽调制器采用性价比较高的脉宽调制器T L494。
如图2, TL494 的第四脚为死区控制，它既可以为变换功率管提供安全的死区时间控制，也可以作为驱动芯片的软启动控制。
开机瞬间，电容器C1上未建立电压， + 5 V 通过电容C1 送TL494: 4 脚，封锁脉宽调制器的输出脉冲。
随着电容C1 两端电压逐渐升高， T L494: 4 脚电压逐渐下降，驱动脉冲宽度逐渐展宽。
当辅助电源+ 15 V 出现故障时，三级管V1迅速导通， + 5 V 电压经三极管V1 送T L494: 4 脚，切断驱动脉冲，使开关电源停止工作而不致损坏。
公司常用保护电路原理介绍
14 Emerson Confidential
过温保护电路举例 (1)
VCC2 R235 3.6k 1206 HO T 1 3 2 R229 1 2 K104 20K 0805 1% PRO TECT D207 BAV70
8 7 6 5 Vref Vcc OUT GND U803 COMP 1
Vfb 2
Isense 3 R/CT 4
UC3843 R848 10K V808 2N4403 R859 2 100 D818 1 1N4148 C840 330U/25V +
图一、 DC-DC软启动电路
19 Emerson Confidential
6 Emerson Confidential
过流保护电路实例（1）
2 3
VREF IRF640 C14 0.47U VinO
7 6 1
8
T2
4 5
2 3
R22
CT1001C J4
8 7 6 5
N1 1.5K
O J4 CT R19 R20 2 IS1 16 3 1 IS2 R17 C11 220P R15 47K R16A R R16 8.2 C12 R18 0.01U 1K 470 J4 J4 IS3 D6 BAW56
图6.过温保护电路实例1
Vcc2( 辅助电源)：+15V HOT (过温信号)：高电平有效（＞5V） PROTECT(控制保护信号)：高电平有效（＞5V）
15 Emerson Confidential
过温保护电路举例
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开关电源常用保护电路
-过热、过流、过压以及软启动保护电路
1 引言
随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源 . 同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间 . 但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路.
2 开关电源的原理及特点
2.1 工作原理
直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成.功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能.它主要由开关三极管和高频变压器组成.
图 1 画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V ,激励信号,续流二极管 Vp ,储能电感和滤波电容 C 组成.实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器.
2.2 特点
为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体
( Mn-Zn )材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时 SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄.因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化.
直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱.由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高,
3 直流开关电源的保护
基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路.
3.1 过电流保护电路
在直流开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁.其基本方法是,当输出电流超过某一值时,调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流.如图 2 所示,过电流保护电路由三极管 BG2 和分压电阻
R4 、 R5 组成.电路正常工作时,通过 R4 与 R5 的分压作用,使得 BG2 的基极电位比发射极电位低,发射结承受反向电压.于是 BG2 处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响.当电路短路时,输出电压为零, BG2 的发射极相当于接地,则 BG2 处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管 BG1 基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的.
3.2 过电压保护电路
直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护.如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路.图 3 为用晶体管和继电器所组成的保护电路,在该电路中,当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时,稳压管击穿,有电流流过电阻 R ,使晶体管 T 导通,继电器动作,常闭接点断开,切断输入.输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路.
3.3 软启动保护电路
开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器.在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍.这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断.另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏.为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电.为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的“ 软启动” 电路 .
如图 4 ( a )所示
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥( D1 ~ D4 )和限流电阻 R1 对电容器 C 充电,限制浪涌电流.当电容器 C 充电到约 80 %额定电压时,逆变器正常工作.经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻 R1 ,开关电源处于正常运行状态.为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图 4 ( b )所示电路替代 RC 延迟电路.
3.4 过热保护电路
直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高,必然会使电路性能变坏,元器件过早失效.因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路.
本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警状态,实现对电源的过热保护.如图5 ( a )所示,在保护电路中将 P 型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近,根据 TT102 的特性(由 Rr 值确定该器件的导通温度, Rr 越大,导通温度越低),当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发亮告警.倘若配合光电耦合器,就可使整机告警电路动作,保护开关电
源.该电路还可以设计成如图 5 ( b )所示,用作功率晶体管的过热保护,晶体开关管的基极电流被 N 型控制栅热晶闸管 TT201 旁路,开关管截止,切断集电极电流,防止过热.
4 小结
文中主要讨论了直流开关电源内部器件的各种保护方式,并介绍了一些具体电路.对一个给定的直流开关电源来说,保护电路是否完善并按预定设置工作,对电源装置的安全性和可靠性至关重要.因为开关电源的保护方案和电路结构具有多样性,所以对具体电源装置而言,应选择合理的保护方案和电路结构.在实际应用中,通常选用几种保护方式加以组合的方式构成完善的保护系统,确保直流开关电源的正常工作.。