鈴流電源的過流保護(hù)

鈴流電源的過流保護(hù)摘要：過流保護(hù)的設(shè)計是否合理直接影響到鈴流電源的電氣性能和可靠性。對鈴流電源的過流保護(hù)機理進(jìn)行了分析，并給出了一種簡單、穩(wěn)定、可靠的保護(hù)方法。關(guān)鍵詞：正弦波脈寬調(diào)制；鈴流電源；過流保護(hù)1弓1言鈴流電源模塊是一種小功率DC/AC逆變器，多用在通信系統(tǒng)和聲納系統(tǒng)中。前不久，我公司研制了一種高性能鈴流模塊，設(shè)計要求在輸入DC36?72V,環(huán)境溫度0?70℃的條件下必須保證穩(wěn)定、可靠地輸出75V25Hz30VA。在研制過程中，我們發(fā)現(xiàn)，過流保護(hù)成為影響該鈴流電源的電氣性能和可靠性的關(guān)鍵。2電路原理及限流保護(hù)分析該鈴流模塊的原理框圖如圖1所示，采用SPWM電路，詳細(xì)介紹請參考有關(guān)資料。圖1鈴流模塊原理框圖實際上SPWM電路已帶有限流保護(hù)，對輸入電流進(jìn)行限制，但由于鈴流電源輸入電壓范圍寬，導(dǎo)致其輸入側(cè)電流變化也較大，這就給限流保護(hù)的實現(xiàn)帶來一定困難。就該鈴流電源來說，在額定輸出情況下，如果我們在額定輸入電壓(DC48V)時整定過流保護(hù)點，那么在輸入電壓下降到DC36V時，將使輸出波形失真，出現(xiàn)削頂現(xiàn)象〔如圖2(b)所示〕；而當(dāng)輸入電壓上升到DC72V時又不能可靠地實現(xiàn)過流保護(hù)，易造成鈴流電源因過負(fù)荷而損壞。因此，要想精確地實現(xiàn)過流保護(hù)只能對輸出側(cè)電流進(jìn)行限制。(b)限流后輸出電壓波形(a)正常輸出電壓波形(b)限流后輸出電壓波形(a)正常輸出電壓波形圖2限流保護(hù)的影響3限流保護(hù)的兩個方案3.1方案1方案1原理圖如圖3所示。R8為輸出電流取樣電阻，電源正常工作時，在正半周D1不導(dǎo)通，a點電位為0.6V（這里，我們假定二極管的管壓降均為0.6V）力點電位為：UR8*UR8*R4/（4+R4）-UD5<0.6V年控制bl-IE.心產(chǎn)j圖3方案1原理圖U2A輸出負(fù)電壓，D4不導(dǎo)通，Q1不動作；同理，負(fù)半周時，Q1也不動作。如果電路有過流現(xiàn)象產(chǎn)生，假定在正半周過流，在R8上產(chǎn)生正電壓UR8,使b點的電位：UR8*R4/（R1+R4）-UD5>0.6VU2A輸出正電壓，D4導(dǎo)通，Q1動作，通過光耦U1送出關(guān)斷信號，電源截止。同理，在負(fù)半周產(chǎn)生過流時，保護(hù)電路動作，也能使鈴流電源截止。該電路在理論上是可行的，但是在實驗時我們發(fā)現(xiàn)過流保護(hù)點隨溫度的變化而變化，室溫時過流保護(hù)點為0.41A，環(huán)境溫度7?！妫??！妫r，過流保護(hù)點降為0.28A,不能輸出額定功率。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)這是由于二極管的管壓降隨溫度變化引起的。溫度升高，二極管的管壓降降低，過流保護(hù)點降低，電源就不能輸出額定功率。溫度降低，二極管的管壓降升高，過流保護(hù)點也升高。如果環(huán)境溫度變化不大，該電路還是一種不錯的保護(hù)方案，但環(huán)境溫度變化較大時就不可行了。3.2萬案2方案2原理圖如圖4所示。R4為輸出電流取樣電阻，電源正常工作時，U2A輸出電壓不足以使D3（9.1V）或D4（9.1V）擊穿導(dǎo)通，Q1或Q2不導(dǎo)通，過流保護(hù)電路不動作。如果電路有過流現(xiàn)象產(chǎn)生，假定在正半周過流，U2A輸出負(fù)電壓，使得D3擊穿，D4導(dǎo)通，Q2導(dǎo)通，電流流經(jīng)D2、U1、R8、Q2、R1,光耦U1輸出過流信號，電源截止。若負(fù)半周過流，U2A輸出正電壓，使得D4擊穿，D3導(dǎo)通，Q1導(dǎo)通，電流流經(jīng)R7、Q1、U1、R8、D1,光耦U1輸出過流信號，電源截止。這樣，只要電路有過流現(xiàn)象發(fā)生，保護(hù)電路就會立即動作，對電源進(jìn)行保護(hù)，防止損壞。

至控制芯片至控制芯片圖4方案2原理圖方案2的溫度分析：室溫下，U2A輸出的電壓能使過流保護(hù)電路動作的最小正電壓為:D4的穩(wěn)壓值和D3、Q1、U1、D1的導(dǎo)通電壓的和，約為12V。當(dāng)溫度升至90℃(當(dāng)環(huán)境溫度是70℃，模塊殼溫約為90℃，控制電路的溫度也約為90℃)時，D3、Q1、U1、D1導(dǎo)通電壓降低，但d4的穩(wěn)壓值卻有所升高，起到一定的溫度補償作用，此時所需的最小正電壓約為11.55V，過流保護(hù)點變化了(12—11.55)/12=3.75%。按此計算，如果室溫下過流點整定為0.42A，環(huán)境溫度70℃時的過流點變?yōu)榧s0.404A。模塊仍能輸出額定功率。當(dāng)U2A輸出負(fù)電壓時，可得出相同的結(jié)果。4結(jié)語實驗證明，這是一種可行的保護(hù)方案，如果常溫時整定過流保護(hù)點為0.42人，輸入電壓在DC36V至DC72V間，環(huán)境溫度0c至70℃