铃流电源的过流保护

铃流电源的过流保护摘要：过流保护的设计是否合理直接影响到铃流电源的电气性能和可靠性。对铃流电源的过流保护机理进行了分析，并给出了一种简单、稳定、可靠的保护方法。关键词：正弦波脉宽调制；铃流电源；过流保护1弓1言铃流电源模块是一种小功率DC/AC逆变器，多用在通信系统和声纳系统中。前不久，我公司研制了一种高性能铃流模块，设计要求在输入DC36〜72V,环境温度0〜70℃的条件下必须保证稳定、可靠地输出75V25Hz30VA。在研制过程中，我们发现，过流保护成为影响该铃流电源的电气性能和可靠性的关键。2电路原理及限流保护分析该铃流模块的原理框图如图1所示，采用SPWM电路，详细介绍请参考有关资料。图1铃流模块原理框图实际上SPWM电路已带有限流保护，对输入电流进行限制，但由于铃流电源输入电压范围宽，导致其输入侧电流变化也较大，这就给限流保护的实现带来一定困难。就该铃流电源来说，在额定输出情况下，如果我们在额定输入电压(DC48V)时整定过流保护点，那么在输入电压下降到DC36V时，将使输出波形失真，出现削顶现象〔如图2(b)所示〕；而当输入电压上升到DC72V时又不能可靠地实现过流保护，易造成铃流电源因过负荷而损坏。因此，要想精确地实现过流保护只能对输出侧电流进行限制。(b)限流后输出电压波形(a)正常输出电压波形(b)限流后输出电压波形(a)正常输出电压波形图2限流保护的影响3限流保护的两个方案3.1方案1方案1原理图如图3所示。R8为输出电流取样电阻，电源正常工作时，在正半周D1不导通，a点电位为0.6V（这里，我们假定二极管的管压降均为0.6V）力点电位为：UR8*UR8*R4/（4+R4）-UD5<0.6V年控制bl-IE.心产j图3方案1原理图U2A输出负电压，D4不导通，Q1不动作；同理，负半周时，Q1也不动作。如果电路有过流现象产生，假定在正半周过流，在R8上产生正电压UR8,使b点的电位：UR8*R4/（R1+R4）-UD5>0.6VU2A输出正电压，D4导通，Q1动作，通过光耦U1送出关断信号，电源截止。同理，在负半周产生过流时，保护电路动作，也能使铃流电源截止。该电路在理论上是可行的，但是在实验时我们发现过流保护点随温度的变化而变化，室温时过流保护点为0.41A，环境温度7。℃（壳温9。℃）时，过流保护点降为0.28A,不能输出额定功率。仔细分析发现这是由于二极管的管压降随温度变化引起的。温度升高，二极管的管压降降低，过流保护点降低，电源就不能输出额定功率。温度降低，二极管的管压降升高，过流保护点也升高。如果环境温度变化不大，该电路还是一种不错的保护方案，但环境温度变化较大时就不可行了。3.2万案2方案2原理图如图4所示。R4为输出电流取样电阻，电源正常工作时，U2A输出电压不足以使D3（9.1V）或D4（9.1V）击穿导通，Q1或Q2不导通，过流保护电路不动作。如果电路有过流现象产生，假定在正半周过流，U2A输出负电压，使得D3击穿，D4导通，Q2导通，电流流经D2、U1、R8、Q2、R1,光耦U1输出过流信号，电源截止。若负半周过流，U2A输出正电压，使得D4击穿，D3导通，Q1导通，电流流经R7、Q1、U1、R8、D1,光耦U1输出过流信号，电源截止。这样，只要电路有过流现象发生，保护电路就会立即动作，对电源进行保护，防止损坏。

至控制芯片至控制芯片图4方案2原理图方案2的温度分析：室温下，U2A输出的电压能使过流保护电路动作的最小正电压为:D4的稳压值和D3、Q1、U1、D1的导通电压的和，约为12V。当温度升至90℃(当环境温度是70℃，模块壳温约为90℃，控制电路的温度也约为90℃)时，D3、Q1、U1、D1导通电压降低，但d4的稳压值却有所升高，起到一定的温度补偿作用，此时所需的最小正电压约为11.55V，过流保护点变化了(12—11.55)/12=3.75%。按此计算，如果室温下过流点整定为0.42A，环境温度70℃时的过流点变为约0.404A。模块仍能输出额定功率。当U2A输出负电压时，可得出相同的结果。4结语实验证明，这是一种可行的保护方案，如果常温时整定过流保护点为0.42人，输入电压在DC36V至DC72V间，环境温度0c至70℃