數控用開關電源保護電路的實現

開關電源的可靠性直接影響到電子產品系統的可靠性。文中從相關數控系統開關電源的各種保護電路著手，分析設計了數控開關電源的軟啟動電路， 過壓保護、過流保護、欠壓保護等電路的工作原理和具體設計方法， 解決了數控開關電源的工作可靠性問題， 為數控系統的批量生產提供了保障。精密機床數控系統使得加工零件的精度有了穩定的保證， 在目前機械加工中得到越來越廣泛的應用。

　 引言　

開關電源電路負責為整個機床數控系統各部分設備提供電源。本文主要介紹了一種機床數控系統用開關電源各種保護電路的工作原理和實現方法， 通過實際研制， 使得該系統開關電源穩定性大大提高， 保護功能穩定可靠， 滿足了批量生產要求。

　　1 保護電路工作原理分析

　　機床數控用開關電源包含有軟啟動保護、過壓保護、過流保護、欠壓掉電保護等電路。

　　( 1) 軟啟動電路

　　由于開關電源輸入整流電路后級大多采用電容性濾波電路濾波， 在電源合閘瞬間， 往往會產生電流幅值高達幾十甚至幾百安培的浪涌電流， 此種浪涌電流十分有害， 會造成開關電源啟動故障甚至損壞。常用的軟啟動電路有可控硅和限流電阻組成的防浪涌軟啟動保護、繼電器觸點組成的軟啟動保護、負溫度系數電阻組成的軟啟動保護電路等。

　　本系統開關電源采用負溫度系數電阻組成的軟啟動保護電路， 簡單實用， 工作可靠。如圖1, 220 V 交流電經線圈L1濾波共模干擾后， 整流產生約三百伏左右直流電壓， RT 電阻為負溫度系數熱敏電阻， 型號為M02-7Ω。當電源合閘瞬間， 浪涌電流使得熱敏電阻發熱， 阻值迅速減小， 輸出直流電壓逐漸建立， 可有效防止浪涌電流對電源電路的沖擊， 使得整個電源半橋變換電路穩定可靠。

　　圖1 負溫度系數電阻組成的輸入軟啟動電路

　　在開關電源啟動時， 由于脈寬調制器尚未建立穩定的驅動脈沖， 需采取措施使得驅動脈沖逐漸建立起來， 該開關電源脈寬調制器采用性價比較高的脈寬調制器T L494。如圖2, TL494 的第四腳為死區控制， 它既可以為變換功率管提供安全的死區時間控制， 也可以作為驅動芯片的軟啟動控制。開機瞬間， 電容器C1上未建立電壓， + 5 V 通過電容C1 送TL494: 4 腳， 封鎖脈寬調制器的輸出脈沖。隨著電容C1 兩端電壓逐漸升高， T L494: 4 腳電壓逐漸下降， 驅動脈沖寬度逐漸展寬。當輔助電源+ 15 V 出現故障時， 三級管V1迅速導通， + 5 V 電壓經三極管V1 送T L494: 4 腳， 切斷驅動脈沖， 使開關電源停止工作而不致損壞。

　　圖2 利用TL494:4 腳進行驅動軟啟動及電源保護