开关电源中的保护措施探究

陈波 陈琛

摘 要：随着我国的科学技术的发展，在各个领域都有着很大的进步，开关电源作为电子产品的重要供电的设备，在上个世纪的九十年代就已经得到了广泛的应用，由于开关电源在控制电路的领域较为复杂，而在其中的集成器以及晶体管的耐受热冲击以及耐受电的能力也比较差，所以在实际的使用过程中就存在着很大的不便。文章主要根据开关电源自身的一些特点，对其保护装置的设置原则以及措施进行了较为详细的分析探究，希望能够通过此次探究对这一领域的发展起到一定的推动作用。

关键词：开关电源；保护措施；设计

1 开关电源的基本概述

1.1 开关电源的基本涵义

开关电源在当前的发展中已经发挥着其自身的重要作用，它主要就是通过现代的一些电力电子技术来进行对开关的开通以及关断的时间比率进行控制，对输出的电压维持其稳定的一种电源，它主要就是通过脉冲宽度调制PWM以及对IC等进行控制[1]。它和线性的电源相比较而言在成本上都会随着功率的增加而增加，而在增长的速率上却有着各自的差异。

1.2 开关电源设计的原则

在开关电源的设计中对于三极管的选定要严格的把关，要能够将其限制在直流安全的工作区域之内，这就可以根据相关的手册进行查询得知，可以由集电机电流的最大值对已经输入的电流保护值进行确定，而此时要注意的是，要能够把瞬时的最大值转换到电流的平均值，在额定的输出电流及电压的基础上，对于开关管的动态负载线不能比安全工作区的输入电压大。同时对于开关稳压器的输出，要将其限定在一定的技术指标的范围之内，首先在一定的温度范围内，对于输出的电压上下限也是输出欠电压以及过电压的保护值针。对过电压可以根据最大的输出电流而定，为了能够有效的避免误报警的情况发生，对于保护值要能够留有相对应的余量。

2 开关电源的特点及其原理分析

2.1 开关电源的特点分析

为了能够对用户的需求得到满足，在国内外的一些开关电源的制造商都已经对一些高智能的元器件进行了开发研制，特别是对于二次整流的器件损耗，对于相关的材料也进行了创新的力度，以此来对高频率和大密度的磁性能进行有效的提高，在SMT的相关技术的促进之下使得开关电源有了长足的发展，在其电路板的元器件的布置上来确保开关电源的轻巧以及体积的小和厚度薄等特点，所以在开关电源的发展上主要是朝着高可靠以及低噪音和模块化等方向进行发展的[2]。但是关于直流开关电源的自身还存在着一些不足之处，例如有着比较严重的开关干扰，在一些恶劣的环境适应能力上不是很强，同时在阻容器件的生产技术等方面和其他的国家相比较而言还存在着很大的距离，而对于其制作的技术上难度较大，对其后期的维修以及成本方面都是比较麻烦的问题。

2.2 开关电源的原理分析

在开关电源的工作原理，直流开关电源的组成部分有输入以及输出部分，功率转换部分和控制部分所构成。对于这其中的功率转换它是开关电源的一个最为关键的部分，它主要的作用就是对于一些不稳定的直流进行高频的斩波，同时完成输出所需的变换功能，这一主要的部分是通过开关的三极管以及高频变压器所组成的，而从实际的情况来看，开关电源最为关键的部分就是直流变压器。

3 开关电源中的具体保护措施探究

3.1 开关电源中的整机保护分析

通过上文对于开关电源的设计原则的相关分析，结合实际的电源装置的需要进而对报警措施来加以确定，对于开关电源的报警措施主要可以分为光报警以及有声报警两种。光报警能够比较明显的指出故障的部位以及类型，而有声报警则是安装在不容易看到的一些部位，能够指引工作人员进行事后的处理。在电源当中如果加设了保护电路之后就会对整个的系统可靠性有一定的影响，所以就对电路本身的可靠性保护要求较高，从而才能够有效的提高电源系统的可靠性。在对开关电源的保护在逻辑上要比较的严密，电路尽可能的简单化，所用的元件也要对应的要少，对于维修的难度以及电源的损坏程度也要进行详细的考虑[3]。

3.2 开关电源过电流保护措施

根据图1可知，这一电路主要就是通过三极管以及分压电阻构成，当在正常的工作中所经过的R4以及R5起到了分压的作用，这样就会使得三极管基极电位要比发射极电位高出很多，发射极承受反向的电压，当出现了截止状态的时候对于稳压的电路是没有什么影响的，而出现短路状态时候所输出的电压值为零，发射极为接地，出现短路，处于截止状态从而对电流进行切断，达到保护的目的。

图1 过电流保护电路图

3.3 对浪涌电流电路的保护措施

对于开关电源的输入电路基本都是采用的电容滤波型的整流电路，当处在进线的电源合闸的瞬间在电容器上的初始电压基本为零，当对其进行充电的时候就会造成很大的浪涌电流，尤其是功率较大的开关电源所用的电容器，这样就会很容易造成输入熔断器烧断以及合闸开关触点烧损的情况发生，造成整流桥过流损坏，对于开关电源会造成无法工作的后果，对其设置涌浪电流的抑制措施能够有效的防治这一类情况的发生，从而正常的使其工作，最为常用的方法措施有热敏电阻保护法，晶闸管保护法，继电器保护法。其中最为常用的就是晶闸管保护法，下面就是对其进行详细的探究[4]。

开关稳定电源的电路较为复杂，能够对其分为小功率控制以及大功率开关两个部分，从晶闸管延时启动保护措施这一方面进行分析，它主要就是在电源进行通电的瞬间整流后的脉动直流电在通过限流的电阻对电容器进行充电的过程中，对浪涌电流采取的抑制手段。在开关电流的充电达到了百分之八十的时候，在主变压器的辅助绕组产生晶闸管的触发电压从而就会使得晶闸管导通并且发生短路限流电阻，开关电源进入正常的状态进行运转。

3.4 开关电源过电压保护措施

在开关电源的稳压器过电压的保护有两种，即：过电压保护、输出过电压保护。对于开关稳压器使用的未稳压的电源电压倘若太高就会使得稳压器不能进行正常的工作，还有可能对于内部器件发生损坏，所以对于输入电压保护电路的使用比较的有必要。

4 结束语

对于开关电源的电路保护是不是按照相关的设置进行工作的对其安全性以及可靠性有著比较重要的作用，所以对于保护措施要结合实际的情况认真的探索，选择和实际相符合的保护措施才是最有效的，如果有需要的话还可以把几种方案进行结合使用，这样能够有效的对开关电源的安全起到双保险的效果。

参考文献

[1]李有志.电力系统中开关电源常见问题的探析[J].价值工程，2012（1）.

[2]陈涛，文皓，罗小勇.一种基于OTA的降压型LED恒流电路[J].电子元器件应用，2011（11）.

[3]孙博，曹倩，张艳.信息系统中开关电源的应用及发展动向[J].信息技术与信息化，2011（4）.

[4]杨波.基于专利文献的我国LED背光源技术态势分析[J].科技管理研究，2011（15）.