鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:3669次 | 2020年05月23日
24V開關(guān)電源常用的保護(hù)電路介紹
電場耦合主要是由于電位差的存在,產(chǎn)生的感應(yīng)電場對受搔擾體產(chǎn)生的耦合。磁場耦合主要是大電流的脈沖電源線附近,產(chǎn)生的低頻磁場對搔擾對象產(chǎn)生的耦合。而電磁場耦合,主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波,通過空間向外輻射,對相應(yīng)的受搔擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上,每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的,只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。
在24V開關(guān)電源中,主功率開關(guān)管在很高的電壓下,以高頻開關(guān)方式工作,開關(guān)電壓及開關(guān)電流的接近方波,從頻譜分析知,方波信號含有豐富的高次諧波,該高次諧波的頻譜可達(dá)方波頻率的1000次以上。同時(shí),由于電源變壓器的漏電感及分布電容,以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想,在高頻開或關(guān)時(shí),常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波振蕩,該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波,通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。
用于整流及續(xù)流二級管,也是產(chǎn)生高頻搔擾的一個(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài),由于二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響,使之工作在很高的電壓及電流變化率下,且產(chǎn)生高頻振蕩。因整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近,其產(chǎn)生的高頻搔擾最容易通過直流輸出線傳出。
為了提高24V開關(guān)電源功率因數(shù),均采用了有源功率因數(shù)效正電路。同時(shí),為了提高電路的效率及可靠性,減小功率器件的電應(yīng)力,大量的采用了軟開關(guān)技術(shù)。其中零電壓、零電流或零電流開關(guān)技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。該技術(shù)極大的降低了開關(guān)器件所產(chǎn)生的電磁搔擾。但是,軟開關(guān)無損吸收電路,多數(shù)利用L、C進(jìn)行能量轉(zhuǎn)移,利用二極管的單向?qū)щ娦阅軐?shí)現(xiàn)能量的單向轉(zhuǎn)換,因而,該諧振電路中的二極管成為電磁搔擾的一大搔擾源。
24V開關(guān)電源中,一般利用儲(chǔ)能電感及電容器,組成L、C濾波電路,實(shí)現(xiàn)對差模及共模搔擾信號的濾波,以及交流方波信號轉(zhuǎn)換為平滑的直流信號。由于電感線圈的分布電容,導(dǎo)致了電感線圈的自諧振頻率降低,從而使大量的高頻搔擾信號穿過電感線圈,沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器,隨著搔擾信號頻率的上升,由于引線電感的作用,導(dǎo)致電容量及濾波效果不斷的下降,直至諧振頻率以上時(shí),完全失去電容器的作用而變?yōu)楦行?。不正確的使用濾波電容及引線過長,也是產(chǎn)生電磁搔擾的一個(gè)原因。
24V開關(guān)電源常用的幾種保護(hù)電路:
1.防浪涌軟啟動(dòng)電路
24V開關(guān)電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路,在進(jìn)線電源合閘瞬間,由于電容器上的初始電壓為零,電容器充電瞬間會(huì)形成很大的浪涌電流,特別是大功率開關(guān)電源,采用容量較大的濾波電容器,使浪涌電流達(dá)100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流,重者往往會(huì)導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷或合閘開關(guān)的觸點(diǎn)燒壞,整流橋過流損壞;輕者也會(huì)使空氣開關(guān)合不上閘。上述現(xiàn)象均會(huì)造成開關(guān)電源無法正常工作,為此幾乎所有的開關(guān)電源都設(shè)置了防止流涌電流的軟啟動(dòng)電路,以保證電源正常而可靠運(yùn)行。
2.過壓、欠壓及過熱保護(hù)電路
進(jìn)線電源過壓及欠壓對開關(guān)電源造成的危害,主要表現(xiàn)在器件因承受的電壓及電流應(yīng)力超出正常使用的范圍而損壞,同時(shí)因電氣性能指標(biāo)被破壞而不能滿足要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制,為此采用過壓、欠壓保護(hù)以提高電源的可靠性和安全性。
溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素。根據(jù)有關(guān)資料分析表明,電子元器件溫度每升高2℃,可靠性下降10%,溫升50℃時(shí)的工作壽命只有溫升25℃時(shí)的1/6,為了避免功率器件過熱造成損壞,在開關(guān)電源中亦需要設(shè)置過熱保護(hù)電路。
3.缺相保護(hù)電路
由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線不可靠,24V開關(guān)電源有時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺相運(yùn)行的情況,且掉相運(yùn)行不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源處于缺相運(yùn)行時(shí),整流橋某一臂無電流,而其它臂會(huì)嚴(yán)重過流造成損壞,同時(shí)使逆變器工作出現(xiàn)異常,因此必須對缺相進(jìn)行保護(hù)。檢測電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測電路。由于電流互感器檢測成本高、體積大,故開關(guān)電源中一般采用電子缺相保護(hù)電路。圖5是一個(gè)簡單的電子缺相保護(hù)電路。三相平衡時(shí),R1~R3結(jié)點(diǎn)H電位很低,光耦合輸出近似為零電平。當(dāng)缺相時(shí),H點(diǎn)電位抬高,光耦輸出高電平,經(jīng)比較器進(jìn)行比較,輸出低電平,封鎖驅(qū)動(dòng)信號。比較器的基準(zhǔn)可調(diào),以便調(diào)節(jié)缺相動(dòng)作閾值。該缺相保護(hù)適用于三相四線制,而不適用于三相三線制。電路稍加變動(dòng),亦可用高電平封鎖PWM信號。