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開關(guān)電源短路保護(hù)

時(shí)間:2018-12-20 14:40:04來源:齊冀平

導(dǎo)語:?隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展,人們的工作、生活漸漸離不開電子電力設(shè)備。而可靠的電源是電子電力設(shè)備的基礎(chǔ),20世紀(jì)80年代后,開關(guān)電源化逐漸開始進(jìn)入計(jì)算機(jī)電源行業(yè),使得計(jì)算機(jī)的電源換代率先完成,進(jìn)入90年代,各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域相繼引入開關(guān)電源,例如通訊、電子檢測設(shè)備電源、程控交換機(jī)、控制設(shè)備電源等,更是將開關(guān)電源技術(shù)運(yùn)用到極致。

隨著電子技術(shù)的飛快發(fā)展,人們的工作、生活漸漸離不開電子電力設(shè)備。而可靠的電源是電子電力設(shè)備的基礎(chǔ),20世紀(jì)80年代后,開關(guān)電源化逐漸開始進(jìn)入計(jì)算機(jī)電源行業(yè),使得計(jì)算機(jī)的電源換代率先完成,進(jìn)入90年代,各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域相繼引入開關(guān)電源,例如通訊、電子檢測設(shè)備電源、程控交換機(jī)、控制設(shè)備電源等,更是將開關(guān)電源技術(shù)運(yùn)用到極致。如果將開關(guān)電源與線性電源做一對比的話,那么可以說,首先二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,不過增長速率不同。而就某一輸出功率點(diǎn)而言,線性電源成本是高于開關(guān)電源的。電力電子技術(shù)經(jīng)過幾十年的改善創(chuàng)新,也使得開關(guān)電源技術(shù)漸趨成熟。這種成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)向低輸出電力端移動(dòng)的情況,實(shí)際上為開關(guān)電源的發(fā)展提供了廣闊的空間。更是推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品向著更小、更輕的方向發(fā)展。當(dāng)然,開關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在安防監(jiān)控,節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)方面都具有重大意義。

1開關(guān)電源的概況

1.1簡介

總的來說,開關(guān)電源就是一種電壓轉(zhuǎn)換電路,它的主要功能是降壓和升壓。它在現(xiàn)如今的現(xiàn)代電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛。之所以叫開關(guān)電源,是因?yàn)樗拈_關(guān)三極管總是工作在“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)上。其實(shí),開關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路,一種電能轉(zhuǎn)換的方式。它的應(yīng)用不止在電源電路方面,其它電路對它的使用也很普遍。譬如日光燈、液晶顯示器的背光電路等。相比于變壓器,開關(guān)電源穩(wěn)性好、效率高、體積小,不過缺陷是功率相對較小,而且會(huì)對電路產(chǎn)生高頻干擾,變壓器反饋式振蕩電路,能產(chǎn)生有規(guī)律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路,變壓器反饋式振蕩電路就是能滿足這種條件的電路。

1.2工作原理

開關(guān)電源的主要電路包括整流濾波電路、輸入電磁干擾濾波器(EMI)、功率變換電路、PWM控制器電路、輸出整流濾波電路。輔助電路有輸人過欠壓保護(hù)電路、輸出過欠壓保護(hù)電路、輸出過流保護(hù)電路、輸出短路保護(hù)電路等。

開關(guān)電源的工作過程說起來并不是那么的復(fù)雜,我們知道,線性電源中,功率晶體管工作狀態(tài)是處于線性模式,而開關(guān)電源與其不同,它的PWM開關(guān)電源能夠使功率品體管_丁作處于導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài),在這兩種狀態(tài)中,加在功率晶體管上的伏一安乘積是相當(dāng)小的(導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),電流大,電壓低:關(guān)斷時(shí),電流小,電壓高),因而功率器件上的伏安乘積基本等于功率半導(dǎo)體器件上所產(chǎn)生的損耗。相比于線性電源,PWM開關(guān)電源的工作過程更為有效,它是通過“斬波”的方式,所謂斬波,即把輸入的直流電壓斬成幅值等于輸入電壓幅值的脈沖電壓。

開關(guān)電源的控制器可以調(diào)節(jié)脈沖的占空比。一旦輸入電壓被斬成交流方波。變壓器就可以將其幅值進(jìn)行升高或者降低。而輸出電壓值的增加又可以通過增加變壓器的二次繞組數(shù)。最后這些交流波形經(jīng)過整流濾波后就得到直流輸出電壓。

確保輸出電壓穩(wěn)定是控制器的主要功能。不過說起它的工作過程倒是與線性形式很相像,也就是說控制器的電壓參考、功能塊和誤差放大器??梢砸跃€性調(diào)節(jié)器為模板進(jìn)行設(shè)計(jì)。不過他們不同的地方在于,誤差電壓(誤差放大器的輸出)在驅(qū)動(dòng)功率管之前要經(jīng)過一個(gè)電壓/脈沖寬度轉(zhuǎn)換單元。

雖說它們各部分的布置差別不大。但是工作過程卻截然迥異,在特定的應(yīng)用場合下各有優(yōu)點(diǎn)。

2短路分析

同其它電子裝置一樣,開關(guān)電源的短路是最嚴(yán)重的故障,開關(guān)電源可靠性很大程度上取決于短路保護(hù)是否可靠。絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)功率小、輸入阻抗高、和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn),這些都與場效應(yīng)晶體管相似。目前電力電子開關(guān)器件最廣泛使用的是中、大功率開關(guān)電源。對于短路時(shí)間承受值。飽和壓降是影響IGBT能夠承受的短路時(shí)間最主要的因素。

相信大家遇到過這樣的的情況,開關(guān)電源在滿載后對其進(jìn)行電源短路測試,有時(shí)候會(huì)聽到電源有嘯叫的情況,或者是在設(shè)置電流保護(hù)時(shí)。當(dāng)電流調(diào)試到某一段位,會(huì)有嘯叫,其嘯叫的聲音抑揚(yáng)頓挫。甚是煩人,究其原因主要如下:當(dāng)輸出負(fù)載較大時(shí)。接近電源功率極限時(shí),開關(guān)電壓器會(huì)進(jìn)入一種不穩(wěn)定狀態(tài),前一周期占空比過大導(dǎo)通時(shí)問過長,通過高頻變壓器傳輸了過多的能量;直流整流的儲能電感本周期內(nèi)能量未充分釋放,經(jīng)PWM判斷,在下一個(gè)周期內(nèi)沒有產(chǎn)生令開關(guān)管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)信號或占空比過?。婚_關(guān)管在之后的整個(gè)周期內(nèi)為截止?fàn)顟B(tài),或者導(dǎo)通時(shí)問過短;儲能電感經(jīng)過多于一整個(gè)周期的能量釋放,輸出電壓下降,開關(guān)管下一個(gè)周期內(nèi)的占空比又會(huì)大?如此周而復(fù)始,使變壓器發(fā)生較低頻率(有規(guī)律的問歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng),發(fā)出人耳可以聽到的較低頻率的聲音。

3結(jié)束語

開關(guān)電源短路保護(hù)工作相當(dāng)重要,尤其是在惡劣環(huán)境及意外事故條件下,保護(hù)電路是否完善,是否按照預(yù)定設(shè)置進(jìn)行工作。對電源裝置安全性和可靠性的提升至關(guān)重要實(shí)際檢測在驗(yàn)收技術(shù)指標(biāo)時(shí),應(yīng)當(dāng)對保護(hù)電路進(jìn)行仔細(xì)的驗(yàn)證。當(dāng)然。對開關(guān)電源短路的電路結(jié)構(gòu)和保護(hù)方案多種多樣。但要視具體裝置而定,對于不同功率,不同大小的產(chǎn)品,其選擇也不相同,總之,應(yīng)選擇合理的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu),使得在故障條件下真正有效地實(shí)現(xiàn)保護(hù)。

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