过压保护器的原理(过压保护器)

一、开关电源的电路组成

电源主电路由输入电磁干扰滤波器、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路和输出整流滤波电路组成。辅助电路包括输入过压保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。

开关电源电路框图如下:

二、输入电路和常用电路的原理

1.交流输入整流滤波电路原理:

①防雷电路:当雷击和高压通过电网引入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3: F1、F2、F3和FDG1组成的电路将提供保护。当施加在变阻器两端的电压超过其工作电压时，其电阻减小，导致高压能量消耗在变阻器上。如果电流太大，F1、F2、F3会烧坏保护后级的电路。

②输入滤波电路:由C1、L1、C2、C3组成的双π滤波网络，主要用于抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号，防止电源的干扰和电源本身产生的高频杂波对电网的干扰。接通电源，C5要充电。由于瞬时电流较大，增加RT1(热敏电阻)可以有效防止浪涌电流。因为瞬时能量全部消耗在RT1电阻上，经过一定时间后，温度升高时RT1的阻值减小(RT1是负温度系数元件)。此时它消耗的能量很小，后续电路可以正常工作。

③整流滤波电路:交流电压经过BRG1整流，C5滤波，得到比较纯净的DC电压。如果C5容量变小，输出交流纹波将增加。

2。DC输入滤波电路原理:

①输入滤波电路:由C1、L1、C2组成的双π滤波网络，主要用于抑制输入电源的电磁噪声和杂波信号，防止电源干扰，同时防止电源产生的高频杂波对电网的干扰。C3和C4是安全电容，L2和L3是差模电感。

②R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1和C7组成防浪涌电路。启动瞬间，由于C6的存在，Q2不导电，电流通过RT1形成回路。当C6上的电压被充电到规定值Z1时，Q2开启。当C8漏电或后级电路短路时，电流在RT1上产生的压降会在开机瞬间增加，Q1会被打开，这样Q2就不会出现栅极电压不导通的情况，RT1会在短时间内烧断，保护后级电路。

三、电源转换电路

1.MOS管的工作原理:

目前应用最广泛的绝缘栅场效应晶体管是MOSFET，它是靠半导体表面的电声效应工作的。也称为表面场效应器件。因为它的栅极处于非导通状态，所以输入电阻可以大大增加，最高可达105欧姆。MOS管利用栅源电压改变半导体表面的感应电荷，从而控制漏电流。

2.常用示意图:

3.工作原理:

R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，与开关MOS管并联，降低了开关管的电压应力，减小了EMI，不会发生二次击穿。当开关Q1关断时，变压器的初级绕组容易产生峰值电压和峰值电流，这些元件可以很好地共同吸收峰值电压和电流。从R3测得的峰值电流信号参与控制当前工作周期的空比值，所以是当前工作周期的电流限值。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关Q1立即关断。R1和Q1的结电容CGS和CGD组成RC网络，电容的充放电直接影响开关管的开关速度。如果R1太小，容易引起振荡，电磁干扰就会很大。如果R1太大，开关管的开关速度会降低。通常，Z1将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护MOS管。Q1的栅控电压是一个锯齿波。当其比值空较大时，Q1的导通时间越长，变压器储存的能量就越多。当Q1断电时，变压器通过D1、D2、R5、R4、C3释放能量，同时达到磁场复位的目的，为变压器接下来的储能和输电做准备。IC根据输出电压和电流时刻调整⑥ saw波与空的比值，从而稳定整机的输出电流和电压。C4和R6是峰值电压吸收电路。

4.推挽功率转换电路:
Q1和Q2会轮流开启。

5.具有驱动变压器的功率转换电路:

T2是驱动变压器，T1是开关变压器，TR1是电流环路。

四。输出整流滤波电路

1.正向整流电路:

T1是一个开关变压器，它的一次极和二次极同相。D1是整流二极管，D2是续流二极管，R1、C1、R2和C2是锐化电路。L1是一个续流电感，C4、L2和C5构成一个π滤波器。

2.反激式整流器电路:

T1是一个开关变压器，它的初级极和次级极的相位相反。D1是整流二极管，R1和C1是尖峰电路。L1是一个续流电感，R2是一个假负载，C4、L2和C5构成一个π滤波器。

3.同步整流电路:

工作原理:当变压器次级上端为正时，电流会通过C2、R5、R6、R7接通Q2，电路形成回路。Q2是一个整流器。栅极Q1被关断，因为它处于反向偏置。当变压器的次级下端为正时，电流使Q1通过C3、R4和R2导电，Q1是续流管。Q2关闭是因为它处于反向偏置。L2是一个续流电感，C6、L1和C7构成一个π滤波器。R1、C1、R9和C4正在削尖峰值电路。

动词 （verb的缩写）稳压回路原理

1.反馈电路原理图:

2.工作原理:

当输出U0上升时，U1③引脚的电压经采样电阻R7、R8、R10、VR1分压后上升。当超过U1②引脚的参考电压时，U1①引脚输出高电平，Q1导通，光耦OT1 LED发光，光电晶体管导通，使UC3842①引脚的电位相应降低，从而改变U1⑥引脚输出与空的比值，降低U0。当输出U0降低时，U1③引脚电压降低。当低于U1②引脚的参考电压时，U1①引脚输出为低，Q1不导通，光耦OT1的发光二极管不导通，UC3842①引脚电位上升，使u1σ引脚输出的比值变为空，U0减小。周而复始，以保持输出电压稳定。调节VR1可以改变输出电压值。

反馈回路是影响开关电源稳定性的重要电路。如果反馈电阻电容不对，漏电，焊接，就会产生自激振荡。故障现象有:波形异常、空、满载振荡、输出电压不稳定等。

不及物动词短路保护电路

1.当输出端短路时，PWM控制电路可以将输出电流限制在安全范围内。可以用各种方法实现限流电路。当功率限流电路在短路时不起作用时，只增加另一部分电路。2 .
。短路保护电路通常有两种。下图是一个低功耗短路保护电路，其原理简述如下:

当输出电路短路时，输出电压消失，光耦OT1不导通，UC3842①脚电压上升到5V左右，R1和R2分压超过TL431基准，使其导通，UC3842⑦脚VCC电位被拉低，IC停止工作。UC3842停止工作后，①脚电位消失，TL431不导通，UC3842⑦脚电位上升，UC3842重新启动，周而复始。当短路消失时，电路能自动恢复正常工作状态。

3.下图为中功率短路保护电路，其原理简述如下:

当输出短路时，UC3842①引脚电压上升，U1③引脚电位高于②引脚电位，比较器转动①引脚输出高电位，给C1充电，当C1两端电压超过σ引脚参考电压时，U1842①引脚低于1V，UCC3842停止工作，输出电压为0V。短路消失后电路正常工作。R2和C1是充放电时间常数，电阻不对短路保护就不起作用。

4.下图显示了常见的电流限制和短路保护电路。其工作原理简述如下:

当输出电路短路或过流时，变压器初级电流增大，R3两端的压降增大，③引脚电压增大，UC3842⑥引脚的输出与空的比值逐渐增大。③当引脚电压超过1V时，UC3842关闭，无输出。

5.下图是用电流互感器采样电流的保护电路，功耗低，但成本高，电路复杂。其工作原理简述如下:

如果输出电路短路或电流过大，TR1的次级线圈感应的电压会更高。当UC3842③的脚超过1伏时，UC3842会停止工作，短路或过载消失后电路会自行恢复。

七。输出端的限流保护

上图为输出端常见的限流保护电路，其工作原理简述如上图:当输出电流过大时，RS(锰铜线)两端电压上升，U1③脚电压高于②脚参考电压。U1引脚输出高电压，Q1导通，光耦发生光电效应，使UC3842①引脚电压下降，输出电压降低，从而达到输出过载限流的目的。

八。输出过压保护电路原理

输出过压保护电路的作用是当输出电压超过设计值时，将输出电压限制在安全范围内。当开关电源内部稳压回路出现故障或用户操作不当导致输出过压现象时，过压保护电路进行保护，防止后期用电设备损坏。最常用的过压保护电路如下:

1。可控硅触发保护电路:

如上图所示，当Uo1的输出上升时，稳压器(Z3)击穿导通，SCR1的控制端得到触发电压，于是SCR导通。当Uo2电压对地短路时，过流保护电路或短路保护电路将工作，停止整个供电电路。当输出过压现象消除后，晶闸管控制端的触发电压通过R对地放电，晶闸管回到断开状态。

2.光电耦合保护电路:

如上图所示，当Uo过压时，稳压器会击穿导通，电流通过光耦(OT2)R6流向地，光耦的发光二极管发光，从而使光耦的光电晶体管导通。Q1基极通电，3842的③脚电压降低，使IC关断，整个电源停止，Uo为零，周而复始。

3.输出限压保护电路:
输出限压保护电路如下图所示。当输出电压上升时，稳压器开启，光耦开启，Q1基极以驱动电压开启。UC3842③的电压上升，输出下降，稳压器关断，UC3842③的电压下降，但输出电压上升。如此反复，输出电压会稳定在一个范围内(取决于稳压管的调节值)。

4.输出过压锁定电路:

图A的工作原理是，当输出电压Uo上升时，调压管导通，光耦导通，Q2基极电导通。当Q2开启时，Q1的基极电压在降低时也开启。Vcc电压通过R1、Q1、R2使Q2始终保持导通，UC3842③引脚始终处于高电平，停止工作。图B中，UO上升，U1③引脚电压上升，①引脚输出高电平。由于D1和R1的存在，U1①引脚始终输出高电平，Q1始终导通，UC3842①引脚始终保持低电平，停止工作。正反馈？

九。功率因数校正电路(PFC)

1.示意图:

2.工作原理:

输入电压通过由L1、L2、L3等组成的EMI滤波器。，一路经BRG1整流后送入PFC电感，另一路经R1和R2分压后送入PFC控制器作为输入电压的采样，用于调节控制信号与空的比值，即改变Q1的开关时间，稳定PFC的输出电压，L4为PFC电感，Q1导通时储能，Q1关断时释放能量。D1是启动二极管。D2是PFC整流二极管，而C6和C7滤波。一路PFC电压送至后级电路，另一路经R3和R4分压后送至PFC控制器作为PFC输出电压的采样，用于调节控制信号与空的比值，稳定PFC输出电压。

X.输入过压和欠压保护

1.示意图:

2.工作原理:

交流输入和DC输入的开关电源的输入过压欠压保护原理大致相同。保护电路的采样电压来自输入滤波电压。采样电压分为两路，一路由R1、R2、R3和R4分压，然后输入到比较器引脚3。如果采样电压高于2脚的参考电压，比较器1脚输出高电平控制主控制器关断，电源无输出。另一路由R7、R8、R9和R10分压，然后输入到比较器引脚6。如果采样电压低于5脚的参考电压，比较器7脚输出高电平控制主控制器关断，电源无输出