干貨分享 | 輸出過壓保護(hù)電路的設(shè)計思路

【資料簡介】

一丶引言

開關(guān)電源在使用過程中會發(fā)生輸出電壓過高或者過低的現(xiàn)象：開關(guān)電源存在一個額定電壓，如果超出額定電壓就可能超出輸出電容的耐壓值，電源會因此發(fā)熱擊穿而燒毀甚至起火，因此設(shè)計出不同類型的保護(hù)電路，當(dāng)控制電路失效或其他故障導(dǎo)致電壓升高時，關(guān)閉電源的輸出，從而保護(hù)負(fù)載，提高系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：過壓保護(hù)、電源、可靠性、電路對比

二丶常見方式

以下介紹幾種目前常見的過壓保護(hù)電路原理及優(yōu)勢分析：

（1）輸出過壓保護(hù)電路一

該方案是通過穩(wěn)壓管以及光耦的搭配，靠光耦的導(dǎo)通來控制原邊控制IC停止工作，實現(xiàn)過壓保護(hù)；當(dāng)有高于正常輸出電壓范圍的外加電壓加到輸出端或者電路本身出現(xiàn)的故障導(dǎo)致輸出電壓升高，該電路會將電壓鉗位在設(shè)定值。

工作原理分析：

當(dāng)輸出過壓時，加在D730上的電壓大于其穩(wěn)定值時，D730將導(dǎo)通，輸出電壓會被鉗位，同時過壓信號會通過OC730向原邊反饋，使得原邊控制IC用于過壓保護(hù)的引腳拉低或致高（如圖：拉低SNSBOOST引腳）從而停止工作。

（2）輸出過壓保護(hù)電路二

該方案是在第一個電路的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一系列改動，去掉原有的穩(wěn)壓二極管，采用TL431來檢測輸出電壓的電路，提高了采樣精度；

圖2

工作原理分析：

過壓時，輸出電壓通過電阻R730與R731//R732的分壓，使得VA＞Vref，U730將導(dǎo)通，同時過壓信號會通過OC730向原邊反饋，使得原邊控制IC用于過壓保護(hù)的引腳拉低或致高（如圖：拉低SNSBOOST引腳）從而停止工作。

以上兩種方案中都存在一個光耦，這是因為我們的電源需要做隔離，但其實光耦的價格本身就不算便宜，因此我們思考能否在去掉光耦的同時可以檢測輸出電壓，而需要隔離且不需要用到光耦，自然而然的就會想到我們常用的變壓器等一系列磁芯器件，但增加器件又違背了想要價格更便宜的原則，因此需要在不增加其他器件的基礎(chǔ)上實現(xiàn)過壓保護(hù)。

而隔離電源都存在一個隔離變壓器，這是每個開關(guān)電源都會有的，因此我們可以利用該變壓器來實現(xiàn)原副邊隔離，因為開關(guān)電源原邊都存在VCC繞組，因此我們可以利用VCC繞組實現(xiàn)輸出過壓保護(hù)，第三種保護(hù)電路應(yīng)運而生。

 

（3）輸出過壓保護(hù)電路三

該方案采用原邊輔助繞組VCC，通過耦合副邊輸出電壓，輸出電壓升高導(dǎo)致VCC電壓升高從而實現(xiàn)輸出過壓保護(hù)的作用；

圖3

工作原理分析：

過壓時，輸出電壓Vo2升高時，輔助繞組電壓PAUX電壓升高，通過上下拉電阻R812與R813//R814的分壓提供給IC的DEM引腳，當(dāng)DEM引腳電壓超過OVP電壓閥值時，IC將進(jìn)入輸出電壓過壓保護(hù)狀態(tài)，IC停止工作。

以上三種方案中：方案一以及方案二均可被使用在自身反饋環(huán)路出問題以及輸出電壓被外部電壓強制提高時起作用，而方案三僅針對與電源自身反饋出問題時才起作用。

 

而在針對單純的輸出電壓因外部電壓強制升高而導(dǎo)致的異常同樣有以下兩種可行方案：

 

（4）輸出過壓保護(hù)電路四

在輸出端增加一個鉗位二極管，原理如圖4所示：

圖4

工作原理分析：

當(dāng)輸出端反灌電壓進(jìn)入開關(guān)電源時，輸出端穩(wěn)壓管將導(dǎo)通，防止電壓灌入導(dǎo)致電源內(nèi)部器件損壞，同時缺點相較為明顯，穩(wěn)壓管電壓鉗位時間較短，時間過長容易損壞。

（5）輸出過壓保護(hù)電路五

為解決輸出端反灌電壓時間較長問題，我們可以采用輸出端串聯(lián)二極管的方式，使得反灌電壓無法進(jìn)入電源內(nèi)部，只能由電源向外輸出，而不能外灌電壓進(jìn)入，但相應(yīng)的會產(chǎn)生其他問題，因二極管存在導(dǎo)通壓降，當(dāng)輸出電路較大時，二極管發(fā)熱劇增，增大了電源損耗，同時因?qū)▔航翟蚪档土溯敵鲭妷壕?。原理如下圖5所示：

因此該方案只是用于輸出電流較小且輸出電壓精度不高的產(chǎn)品。

 

三、小結(jié)

從以上五種常用電路的原理以及優(yōu)缺點分析來看，方案四以及方案五只針對外灌電壓形式的過壓保護(hù)，不適用于不同場景應(yīng)用，方案一以及方案三的精度問題也較為明顯，相對于言，方案二中僅因光耦以及431而增加的部分費用，在中大功率產(chǎn)品中影響并不大，市場在使用中更在意的是產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性。

目前，金升陽120W以上的機(jī)殼開關(guān)電源LM系列，導(dǎo)軌電源LI系列等產(chǎn)品均使用方案二的輸出過壓保護(hù)電路，提升整個系統(tǒng)的可靠性。

未來，金升陽也會持續(xù)響應(yīng)市場趨勢，始終如一，深耕電源技術(shù)創(chuàng)新，腳踏實地將民族工業(yè)品牌發(fā)揚光大，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，為國產(chǎn)電源崛起貢獻(xiàn)力量。