浅谈开关电源过流保护电路设计

李航 赵娟娟

摘要：电子设备的能量主要来自于开关电源，开关电源的保护电路有时可以保证电子设备的安全性。据统计，近90%的电子设备的安全问题都来自于开关电源保护电路设计。本文主要分析了开关电源的设计原则和相应的保护电路的特性，指出这些电路和各种保护方法的缺点，并提供用于开关电源保护电路的在未来的设计基准。

关键词：开关电源;过电流;过电压;保护电路

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）05-0059-01

Abstract：The energy of electronic equipment mainly comes from the switching power supply，the switching power supply protection circuit can sometimes ensure the safety of electronic equipment. According to statistics，nearly 90 percent of the safety problems of electronic equipment are caused by switching power supply protection circuit design. This paper mainly analyzes the design principles of switching power supply and the characteristics of corresponding protection circuits，points out the disadvantages of these circuits and various protection methods，and provides the design criteria for switching power supply protection circuits in the future.

Key words：switching power supply;Over current;Overvoltage;Protection circuit

引言：随着电子技术的飞速发展，许多新的电子设备已经出现，这是从电源分不开的。可以说，该开关电源是所有电子设备的电源，本文所说的开关电源实际上指的是微小型电源和中型电源所用的一种主流产品。也是调节线性电源的一种产品。从前传统的线性电源是通过晶体管来调节的，因此工作效率很低。随着开关电源的出现，传统的线性电源已经渐渐被取代。开关电源顾名思义就是通过控制开关的时候以此来保持稳定电压的输出。

1 开关电源简介

该开关电源主要使用现代电子电源技术以控制切换量和切换时间比。它是一个开关电源，可以有效地确保输出电压的稳定性。开关电源通常由集成电路和MOSFET多脉冲宽度（PWM）控制器控制。通过比较开关电源和线性电源，发现它们的成本随着输出功率增大。如果它们是相同的电源的节点上，那么线性电源的成本一定是比开关电源要高的。随着时代的发展和电力电子技术的不断创新，开关电源技术已经变得越来越成熟和创新。这将使供电成本反转点更加接近完善的电子技术指标和限制使用要求，诸如浪涌电流和保护电路，欠压，高温，过流，短路和其他高电压。另外，在相同的开关电源电路中，不同類型的保护电路的设计必须连接并相互协调。这个问题必须认真对待。

2 短路保护简介

在预设的输出电平，开关电源的设计通常是安全的。但是，有时有必要避免为了避免过大的电流短路。目前，一般的电流限制电路可以基本保护电路。如果在电源的负载的短路，PWM控制器可以直到短路故障被消除，并且该输出被关断迅速作出反应。本文所设计的电路位于所述电流限制电路的初级侧。在短路保护电路的电阻，主电流的峰值会产生成比例的电压降。电阻由电压控制。如果确定该电阻两端的电压降达到合适的电压限度时，PWM控制器的驱动程序将立即响应以停止电流输出，然后关掉电源的总输出。相对来说，这个电路是一个快速，准确的电流限制电路。通过适当地减小电阻损失，电源的工作效率可进一步提高。

3 过电压的保护电路简介

事实上过电压保护电路的功能是，当输出的电压远远的超出了所规定的范围时，高输出电压得到响应，电路会自动关闭输出。这是为了防止LCD装置的损害。然而，在日常生活的实际应用之中，大多数的电源开关会停止工作“不输出”，然后会出现一个问题的情况下，这就是为什么它是必要建立一个过压保护电路？其原因如下。在可调节输出电路，首先使用过电压保护，以防止过电压的输出。其次，当过电压时，它是不太可能在这种情况下，即使发生，且必须在安全范围内得到保证。因此，只有通过添加过电压保护电路可以将它起到一定的预防作用，并确保最大的安全性。通常，开关电源是类似于具有多个输出（+1，+5V，+3.3V）的PC电源。凭借独特的OVP保护芯片，如dwa1o6，inss406等。目前，对于本组的输出功率没有专门的保护芯片。因此，有必要设计相应的保护电路。

4 光电隔离器继电器的过流保护电路设计

设计此保护电路的主要目的是为了自动停止PWM芯片中，开关漏电电流达到2a的脉冲宽度输出，并保护核心芯片和电路组件。因此，选择一个2Ω的高精度电阻器具有1/100或更高的精度，而当选择3V的齐纳二极管时。这确保了当开关电流超过2a时，光隔离器发射极和光电隔离发射机接收机能够亮起。同时，当电流达到2.1A时，电路断开的速度慢，并且电流具有大的影响，但它具有的可靠性和稳定性的优点。

5 达林顿管继电器的过流保护电路设计

设计此种保护电路其目的是为了能够自动停止PWM芯片中，开关漏电电流达到2a的脉冲宽度输出，并保护核心芯片和电路组件。因此，当选择高精度的0.7Ω电阻器具有1/100或更高的精度，以确保当所述开关电流超过2a中，从常闭状态的开关闭合。在PWM芯片关闭电源并停止工作，从而保护了开关管以及其他重要的电路。同时当漏电电流达到2.07A，工作原理和电路继电器的处于保护状态。该电路采用继电器作为断路器，断开速度慢，并且电流具有大的影响，但它具有的可靠性和稳定性的优点。

6 光电隔离器TL431的过流保护电路设计

这种设计的主要目的是为了自动停止PWM芯片中，开关漏电电流达到2a的脉冲宽度输出，并保护核心芯片和电路组件。因此，当选择的是高精度2Ω的电阻时，高于1/100，而选择3 V稳压二极管才能保证开关电流超过2A时，光电隔离器发光。

从上图中我们可以看出它具有开关速度快和高灵敏度的特性。但是，在电路中，这应该是进一步的电路设计，以消除残余电压，否则可能会带来隐患。

7 结论

在开关电源的实际设计过程中，过电流保护电路的具体设计方法将根据电源的具体要求来确定。设计这三个电路时，将开关电源设计的具体要求进行了充分的考虑。实践证明，本文设计了3种开关电源的过流保护电路，具有良好的生产效率和实用价值。

参考文献：

[1]张臻，金龙，赵剑锋，陈玮光.高压大功率逆变电源过流保护电路的实现[J].电气自动化.2015（01）.

[2]楊园格，李凡阳，黄继伟.一种高精度双环反馈的新型过流保护电路[J].福州大学学报（自然科学版）.2018（01）.

[3]赵文武.变频调速系统中过流保护电路设计与应用[J].电子产品世界.2016（12）.