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保护线路

2020/05/25
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昨天留言里有问到开关电源中的保护线路有哪些,要如何辨认线路中是否存在保护线路,能不能不要保护线路,还有保护线路的保护点要怎么计算。

首先从第一个问题开始,开关电源中的保护线路有很多,像是过压保护 OVP,过载保护 OLP,过温保护 OTP,欠压保护 UVP,输出短路保护 OSP,软启动保护线路 SS 等等,但是我们最常见也最常用到的两种保护线路是 OVP 和 OLP,OLP 也称为 OCP。

至于辨认电源中有没有保护线路,其实也比较简单,因为每一种保护线路都有各自的结构特征和特有的元器件,比如过压保护,一般在线路中有可控硅;或者有比较器,比较器一端接基准电压;或者有电压调节装置等等,所以只要找到这些元器件并进行分析,就能很容易判断出来是否保护线路。

下图为过压保护线路:

 

在上图中,主要运用比较器来对输出电压进行比较从而对电源起到过压保护的功能;从图中,我们可以看到比较器的异名端接的是基准电压,一般为 2.5V;同名端接的是输出电压经过两个电阻分压后得到的一个电压。

以上图为例说明一下过压点的测试,我们可以看到图中标示 R1=10K;R2=2.5K;输出电压正常为 12V;当输出电压正常 Vo=12V 时,电压经过分压后得到一个大约 2.4V 的电压,同名端电压低于异名端,比较器输出端输出高阻抗二极管 D1 不导通,Q1 截止,SS 信号点为 H,电源正常工作。

当输出电压大于 12.5V 时,同名端的电压超过 2.5V,大于异名端的电压,比较器输出高电平,二极管导通,Q1 导通,SS 点拉低 L;芯片进入保护状态。

当然这个计算是理论值,实际中由于电阻的精密度误差比价器误差等原因会导致过压点会有些偏差。

过载保护线路如下图所示:

 

我们还是以 12V 为例,输出电压取样点 12VS+和 12VS- 分别接到 R1 和 R2 上,这两个电压我们一般都会选择在输出端的锰铜丝两端取样而来;R1 和 R2 采用的是同种规格的电阻,R5 和 R6 采用的也是统一规格,我们知道放大倍数 GAIN=R6/R2=R5/R1=10K/100=100 倍,当负载增加时,锰铜丝的两端电压由于锰铜丝的内阻会出现压差,这个压差再经过过载线路放大,然后提供给比较器;同理当比较器的同名端电压大于异名端的电压时,比较器输出高电平,电源进入保护状态。

至于说能不能不要保护线路,这个要通过电源的性能、功率大小、可靠性程度,成本等一系类条件来决策,当然从客观的角度来说,拥有保护线路的电源能给人和电源一种安全保障。   

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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。