開關電源保護電路的工作原理
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(b) PWM控制電路的輸出驅動波形圖
圖8 利用電流傳感器進行過流檢測的IGBT保護電路
當出現過流時，電流傳感器檢測的整流電壓升高，VA>Vref，VB為高電平，C3充電使VC>Vref，IC2輸出高電平（大于1.4V），關閉PWM控制電路。因無驅動信號，IGBT關閉，而電源停止工作，電流傳感器無電流流過，使VAVref，VB=0.2V，C3經R1放電，當C3放電到使VCVref時，IC2又輸出低電平，電源重新進入工作狀態，如果過流繼續存在，保護電路又回復到原來的限流保護工作狀態，反復循環使PWM控制電路的輸出驅動波形處于間隔輸出狀態，如圖8(b)所示波形。電位器RP1調整比較器過流動作閾值。電容器C3經D5快速充電，經R1慢速放電，只要合理地選擇R1，C3的參數，使PWM驅動信號關閉時間t2>>t1，可保證電源進入睡眠狀態。正反饋電阻R7保證IC2只有高、低電平兩種狀態，D5，R1，C3充放電電路，保證IC2輸出不致在高、低電平之間頻繁變化，即IGBT不致頻繁開通、關斷而損壞。
圖8 利用電流傳感器進行過流檢測的IGBT保護電路圖9是利用IGBT（V1）過流集電極電壓檢測和電流傳感器檢測的綜合保護電路，電路工作原理是：負載短路（或IGBT因其它故障過流）時，V1的Vce增大，V3門極驅動電流經R2，R3分壓器使V3導通，IGBT柵極電壓由VD3所限制而降壓，限制IGBT峰值電流幅度，同時經R5C3延遲使V2導通，送去軟關斷信號。另一方面，在短路時經電流傳感器檢測短路電流，經比較器IC1輸出的高電平使V3導通進行降柵壓，V2導通進行軟關斷。
圖9 綜合過流保護電路
圖10是應用檢測IGBT集電極電壓的過流保護原理，采用軟降柵壓、軟關斷及降低工作頻率保護技術的短路保護電路。
圖10
正常工作狀態，驅動輸入信號為低電平時，光耦IC4不導通，V1，V3導通，輸出負驅動電壓。驅動輸入信號為高電平時，光耦IC4導通，V1截止而V2導通，輸出正驅動電壓，功率開關管V4工作在正常開關狀態。發生短路故障時，IGBT集電極電壓增大，由于Vce增大，比較器IC1輸出高電平，V5導通，IGBT實現軟降柵壓，降柵壓幅度由穩壓管VD2決定，軟降柵壓時間由R6C1形成2μs。同時IC1輸出的高電平經R7對C2進行充電，當C2上電壓達到穩壓管VD4的擊穿電壓時，V6導通并由R9C3形成約3μs的軟關斷柵壓，軟降柵壓至軟關斷柵壓的延遲時間由時間常數R7C2決定，通常選取在5～15μs。V5導通時，V7經C4R10電路流過基極電流而導通約20μs，在降柵壓保護后將輸入驅動信號閉鎖一段時間，不再響應輸入端的關斷信號，以避免在故障狀態下形成硬關斷過電壓，使驅動電路在故障存在的情況下能執行一個完整的降柵壓和軟關斷保護過程。
V7導通時，光耦IC5導通，時基電路IC2的觸發腳2獲得負觸發信號，555輸出腳3輸出高電平，V9導通，IC3被封鎖，封鎖時間由定時元件R15C5決定（約1.2s），使工作頻率降至1Hz以下，驅動器的輸出信號將工作在所謂的“打嗝”狀態，避免了發生短路故障后仍工作在原來的頻率下，連續進行短路保護導致熱積累而造成IGBT損壞。只要故障消失，電路又能恢復到正常工作狀態。
3 結語
開關電源保護功能雖屬電源裝置電氣性能要求的附加功能，但在惡劣環境及意外事故條件下，保護電路是否完善并按預定設置工作，對電源裝置的安全性和可靠性至關重要。驗收技術指標時，應對保護功能進行驗證。
開關電源的保護方案和電路結構具有多樣性，但對具體電源裝置而言，應選擇合理的保護方案和電路結構，以使得在故障條件下真正有效地實現保護。文中所述的保護電路可以靈活組合使用，以簡化電路結構和降低成本。本文引用地址：http://www.104case.com/article/179116.htm
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