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开关电源短路保护

2020/03/02
420
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开关的故障现象中,让人最头疼的莫过于由于电源短路造成产品损坏,因为短路故障会导致电源的绝大部分零件失效,而且如果维修技术员没有电源的深厚基本功的话,那么维修出来的良品很大一部分是有隐患的。
       

所以良好的短路保护线路是保证产品良率的有效手段。
       

根据电源的输出功率大小,我们可以将短路保护线路分为小功率短路保护线路、中功率保护线路和限流短路保护线路。
       

我们以最简单的 UC3842 为例来说明各个保护线路,UC3842 脚位如下图所示:
        

       

下图是小功率短路保护电路,其原理简述如下:

  

假设我们的电源输出短路,即输出电压为 0,那么光耦 OT1 就不会导通,UC3842 第 1 脚电压就会上升至 5V 左右,经过 R2 与 R3 的分压后,电压会超过 TL431 的基准 2.5V,由于 REF 脚电压升高,所以 TL431 阴极电压拉低,即 UC3842 第 7 脚 VCC 电位被拉低,IC 停止工作。UC3842 停止工作后第 1 脚电位消失,TL431 不导通 UC3842 第 7 脚电位上升,UC3842 重新启动,周而复始。当短路现象消失后,电路可以自动恢复成正常工作状态。
 

下图是中功率短路保护电路,其原理简述如下:

 

 

假设我们的电源输出短路,UC3842 第 1 脚电压上升,经过 R3 和 R4 分压得到 U1 第 3 脚电位高于第 2 脚,比较器 U1 的第 1 脚输出高电位,给 C1 充电,当 C1 两端电压超过第 5 脚基准电压时,也就是 U1 的第 6 脚电压高于第 5 脚时,U1 的第 7 脚输出低电位,UC3842 第 1 脚电压通过 D1 和 U1 拉低,当第 1 脚电压低于 1V 后,UCC3842 就会停止工作,输出电压为 0V,周而复始,当短路消失后电路正常工作。R2、C1 是充放电时间常数,如果参数没有调好,太快触发或者太慢触发,短路保护都起不了作用。
  

下图是限流、短路保护电路。其工作原理简述如下:

  

当输出电路短路或过流时,变压器源边电流逐渐增大,R3 两端电压降增大,U3842 的第 3 脚电流检测 CS 的引脚电压升高,UC3842 的第 6 脚输出占空比逐渐增大,当第 3 引脚电压超过 1V 时,UC3842 启动保护措施无输出。

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公众号开关电源解析主笔,开关电源工程师,从事电源行业8年,擅长高功率工业电源的设计调试,主要关注领域为集成电路,数字电路,人工智能电源等等,目前专注于手机充电器和液晶显示器的领域,希望分享自己的电源知识,为想要从事电源行业的人才提供一个敲门砖。