​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。

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,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。

一、开关电源的原理及特点

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、特点

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。

二、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。

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。

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。

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。

三、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。

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。

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