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输入欠压保护电路
/ F- h5 o( _5 z/ f输入欠压保护电路一5 @6 F7 f8 h8 Q- z' d/ X' @
1、概述(电路类别、实现主要功能描述): 4 `( D$ p- g4 ~; Y
该电路属于输入欠压电路,当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电 Vcc,从而关闭输出。 / s* e5 X+ D8 J d% z
) J5 N9 [$ T, e1 j
2、电路组成(原理图):
7 I5 H' s0 k8 p) x( [
' x- C( r# _3 L/ v7 h! D
- k( }2 j5 X& S, y$ b, B
- z; g6 }- ]& s; }3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 4 ^9 x' J2 E3 R4 B! ?
当电源输入电压高于欠压保护设定点时,A 点电压高于 U4 的 Vref,U4 导通,B 点电压为低电平,Q4 导通,Vcc 供电正常;当输入电压低于保护电压时,A 点电压低于 U4 的 Vref,U4 截止,B 点电压为高电平,Q4 截止,从而 Vcc 没有电压,此时 Vref 也为低电平,当输入电压逐渐升高时,A 点电压也逐渐升高,当高于 U4 的 Vref,模块又正常工作。R4 可以设定欠压保护点的回差。( a0 N% O9 U! V) ]* D( U3 k4 R
0 B; `! R2 ]: B) m& a
4、电路的优缺点 ! ~$ l( ~0 v& \' \
该电路的优点:电路简单,保护点精确, A. w Y& b( E- X) C
/ D4 R: w2 {, ]( Y; T8 Q9 q! M) ~( ~! k缺点:成本较高。6 r: [1 C; w+ c/ I# H4 ^6 p( \) A; ?* C
$ L/ h* w4 ]+ |! ~$ D2 |5、应用的注意事项:
7 ]& q8 u9 A' J! I+ i8 H使用时注意 R1,R2 的取值,有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意 R1,R2 的温度系数,否则高低温时,欠压保护点相差较大。$ y% T. K+ S. w( b. |2 E
2 x J: n: z" x
输入欠压保护电路二
3 B' r1 ]; p I4 p1 u1、概述(电路类别、实现主要功能描述):
: Z4 \" p) A7 S" D输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时,关闭输出;当输入电压升高到设定恢复值时,输出自动恢复正常。
+ q6 v- M0 P2 b) W
, Z4 n. l/ {' s! ?5 C/ D4 ~2、电路组成(原理图):
: A) i; o4 l- r i! f6 @6 f
3 i2 R4 k1 I/ J: ?0 a
* x+ x" T* G) J; g- P
+ v$ o2 b7 S" \3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): / h( m# y7 F6 t4 O
输入电压在正常工作范围内时, Va 大于 VD4 的稳压值,VT4 导通,Vb 为 0 电位,VT5 截止, 此时保护电路不起作用;当输入电压低于设定欠压值时,Va 小于 VD4 的稳压值,VT4 截止,Vb 为高电位,VT5 导通,将 COMP(芯片的 1 脚)拉到 0 电位,芯片关闭输出,从而实现了欠压保护功能。 R21、VT6、R23 组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时,VT6 导通,将 R21 与 R2 并联,
;恢复时,VT6 截止,
,回差电压即为(Vin’-Vin)。
# [/ o% \/ D% `0 v) |1 S' \8 Q0 O1 l! W
4、电路的优缺点
7 T% h( W1 U: Y优点:电路形式简单,成本较低。
a6 {" i, B# E; `% x
% A% i- C% l/ u7 F6 h缺点:因稳压管 VD4 批次间稳压值的差异,导致欠压保护点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。
" ~# U: J. q; C% E0 \$ U9 q3 m3 N; N. b
5、应用的注意事项: 5 f1 U) A1 G9 S- E5 L
VD4 应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如 R2 应考虑多个并联以方便调试。4 e& ]1 [% b+ M& k8 E
, w" A6 ^& z! [输出过压保护电路3 d! K2 D1 M1 j; r8 g
输出过压保护电路一) w5 o& C. T8 e5 B. K3 `
1、概述(电路类别、实现主要功能描述):
7 ]+ h) T0 E0 Y9 E输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于稳压值时,此电路会将输出电压钳位在设定值。8 {2 ?4 {4 J' W8 L: ^) \
2、电路组成(原理图):
, |* ~0 X' h& B4 q, q* P- a! j9 l+ {: D- e2 S) C/ i: B
: Z. q* ^4 l& T* H" f
0 Y. w& }# A: Q5 F# L1 `! q h8 a3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):
% Q6 p' C V2 i1 H9 i) }4 R输出过压时,加在 VD3 上的电压大于其稳压值时,VD3 导通,输出电压被钳位,同时通过 IC4 向原边反馈。 D7 l: J2 @5 P8 k
9 v. E, ~" ^7 U: K, [1 {4、电路的优缺点 : N$ V8 o8 K$ k% F, ~
优点:电路形式简单,成本较低。
( t, {7 g- Q5 u9 j) D" H9 K: N, ]6 l& k5 m! h
缺点:因稳压管 VD3 批次间稳压值的差异,导致过压钳位点上下浮动,大批量生产时需经常调试相关参数。
0 H5 j2 N7 J$ m, n0 E H
2 u" A* z5 G9 [9 ]5 U0 k5、应用的注意事项:
; ^2 C; i/ c3 Y! ?4 d5 a+ @VD3 应该选温度系数较好的稳压管,需调试的元件如 R32 应考虑多个并联以方便调试。
$ h$ V2 n- Y4 F! ]9 @& E9 c$ u/ X) y8 ~1 w
当过压保护电路起作用时,电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的电路,过压保护点应大于输出电压上调最大值。
, h# B3 s2 o9 {5 g" M
2 ~4 }1 T2 }: f; V# z输出过压保护电路二/ f1 {: y$ U5 x" w5 P; g* D9 v/ N( g0 e6 l
1、概述(电路类别、实现主要功能描述):
+ j0 o: P* Y* C& N- |1 q2 j4 c输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于正常值时,此电路会将输出电压稳定在设定值。 9 K/ Z) p; M [# m* a
F I' M% D# p* f) Y5 r2、电路组成(原理图): j; {$ m- |3 i8 E7 k4 Z2 ?0 w; K
5 F3 c m6 m& M, }: ?4 ~# h: B/ F
8 e$ @6 Q' r$ D8 E& a6 A3 A6 _: r" {, G
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 3 ~& t+ N# ~+ @2 m1 A6 p: L$ r
输出过压时,Va>Vref,IC3 导通,通过 IC4 向原边反馈,输出电压稳定在设定的过压保护值。
( Y4 f4 i+ S: Q4 g& S) ?
) N/ }1 z# {$ n0 q) U( ~7 J4、电路的优缺点
' t* W/ g0 M! F# U4 h8 S |$ R优点:输出过压保护值可以精确设置。
. n3 @3 Z( K& k* o8 W7 M* r7 g0 q8 O, Z Y
缺点:相对稳压管钳位方式成本稍高一些。4 J# w1 d1 Q5 f/ P9 b! R
4 N# t* l$ w: s4 _
5、应用的注意事项: ' [" R; N" a1 a$ {# @: @0 Y& ?
当过压保护电路起作用时,电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的电路,过压保护点应大于输出电压上调最大值。
' o% s0 w* p- l- n( m9 T* z1 q) h* e* \/ F! X/ U- B
过压保护自锁控制电路
g# B3 P, Q0 L2 Y1、概述(电路类别、实现主要功能描述):
/ B+ K8 N. y3 X9 z7 t$ t
u3 {* _0 d3 J+ V在电源系统中,当反馈回路失效时,输出电压不受控,电压升高超出规定范围,此时过高的输出电压有可能造成后续电器设备的损坏。为解决这问题,通常在电源中增加过压保护电路。过压保护的方式一般有三种。
/ g! V3 Z6 i% N: X, X) N3 d& X+ a5 R& ?# d) D
A、钳位型:当反馈失效时,通过过压钳位电路将输出电压钳位在一个定值。
; G5 k8 }) O8 [9 S
7 b3 n1 ]) s3 K& v4 e' U& GB、间歇保护型:当反馈失效时,通过保护电路使输出电压来回重启,输出电压的最高点为过压保护点。4 l o" C0 n" Z4 F5 L
% Y7 |8 H) t% d) I
C、自锁型:当输出电压达到过压保护点时,电路动作,关闭 PWM 使模块无输出。在排除故障后再重启电源输出才正常供电。下述电路为自锁型控制电路。 + }& u2 p+ ]. ~6 a. U9 ]) H& t
' y9 O* M) a& B2、电路组成(原理图):
$ S5 @8 W' P1 ~# w" M8 Z3 _. q# G2 B8 G
" {/ ]6 ~) @) k& v* N/ Y2 v" G0 A' G5 X
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): 0 A+ f6 s3 \6 |- x0 D: _
上图中为隔离的自锁型控制电路。当过压保护信号 CONTROL 端给出一个高电平时,U1 中的三极管导通,VCC 为整个电路的供电端。Vcc 经 R5 给 Q2 一个基极电流,Q1 导通并进入饱和状态,SHUT 端被 Q2 拉至低电平,PWM 关闭电源无输出。Q2 同时控制 Q1 的导通。当 Q2 导通时,Q1 的基极电流经 R2 到地,Q1 导通,经 R3 再提供一个基极电流给 Q2,维持 Q2 的导通。Q1 及 R1、R2、R3 构成了 Q2 的正反馈电路。
# D( n4 N& M9 q/ v+ D: I4、电路的优缺点 ) J) j7 @; _& a8 E
优点:可有效的进行自锁保护,整个电路等效于一个可控硅。 # Z) b p& t. h, w8 C: g9 H
$ ?' D: D" _( T3 M: Q4 q
缺点:整个电路需要一个固定的 Vcc。当 PWM 电源端无供电时,也需保证上图中 VCC 电压的存在。: j6 `+ }9 d; m' `; x* e3 @3 `: \
" p k |8 {( G* Z% F/ _5、应用的注意事项: $ ]4 b$ B5 X8 W( X% N- E' e
1. 此电路要有持续的供电自锁才有效。
$ o/ B1 a, J- j2 Q; U& G5 r' }6 y8 g& K3 f
2. 此电路不宜使用在无人值守的电源系统里。) ]" t" }' ~5 I# b
4 Q& R0 u2 j- q, o+ V! u过温保护电路
' {2 C, \ ^1 a! X/ l" w: O @过温保护电路- Z" V" X2 p! X1 z- A
1、概述(电路类别、实现主要功能描述): ! y8 Y0 w; D1 W' Q; A4 j+ ]
2 U' U- I9 O# c2 Y; b
该电路属于过温保护电路,但温度高于设定的保护点时,关闭模块输出,当温度恢复后自动开启模块。 " W! G6 `9 M" v0 H
2、电路组成(原理图):
& N5 ` m" X; N) j+ v6 |) A0 N) F1 n; t }% w: v9 E
9 {: H7 d- J5 D, G( K& H
! C6 j+ l' V A+ |" L
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理): # P: @- _4 x3 x: U# ~
0 Z" m/ B6 u/ E7 k( k: n: p( k3 _稳压管给 U103MAX6501 提供 5V 电压,温度正常时,U103 的五脚输出高电平,当温度超过保护点时 U103 的五脚输出低电平,当温度恢复后,U103 的五脚输出高电平。
8 W& L0 J& @- m0 T8 v0 ~. b% @! o! X' L' v) ]: o5 F8 X
4、电路的优缺点
c. @; g( Y$ |该电路的优点:电路简单,精确度高。 ! t ]9 n9 e t/ l+ w
3 \+ h, u; f% i$ x
缺点:成本较高。
# a0 Q' v% r( O5 O/ q s0 |7 j3 Z* i) G+ u" i O
5、应用的注意事项: 1 h6 M" @! b5 I% F+ h3 N
5.1 MAX6501 的 3 脚和 1 脚相连时,回差温度是 10℃,当其 3 脚和地相连时,回差温度是 2℃。
$ B @6 k# q$ q' H n+ l* \, U# D4 o. d2 q5 I
5.2 MAX6501 的供电电压不能超过 7V,否则会损坏。- h) t! ^+ J' ?! z' s' z w
G# w, ~6 Q% C- H, G/ f4 N8 B
5.3 MAX6501 一定要放置在最热部分的附近。! I1 x' o7 M1 |! `, k
" x: Y3 N# m9 o" q( i/ K# e
过温保护电路 - 热敏电阻
' l/ {/ I* I1 Q' i1、概述(电路类别、实现主要功能描述):
7 ] t+ i4 G' q本电路采用热敏电阻检测基板温度,热敏电阻阻值随基板温度变化而变化, 热敏电阻阻值的变化导致运放输入电压变化,从而实现运放的翻转控制 PWM 芯片的输出,进而将模块关闭。
* m- m8 A7 z3 r5 E7 m' d3 a8 S1 }1 Y' M" z1 E3 f. S
2、电路组成(原理图):9 s5 N [. u5 I" O9 u/ a3 I% H
2 [ O; t$ R6 ?5 S6 V+ C
! ~' U$ @- m+ P2 O$ u: Z0 ` M
: S9 C" F0 t" I! t h3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理,关键参数计算分析): 5 O8 o. U/ _% b7 s/ J
R99 热敏电阻是负温度系数热敏电阻,常温时,R99=100k,R99 与 R94 的分压 0.45V 为 U2 运放的负输入,远低于运放的正输入 2.5V(R23 与 R97 分压),因此运放的输出是高电平,对 LM5025 的 SS 端无影响,模块正常工作。
' L% O1 S' M( T4 v! n
4 p& F3 H0 N# F1 z; q( M随着基板温度升高,R99 电阻阻值减小,当减小到一定值时,使得运放的负输入大于正输入时,运放输出低电平,将 LM5025 的 SS 拉低,从而关闭模块输出;温度保护点可以适当调整 R94,R23,R97 的阻值而相应地调整。
* u4 O( l, ^, }4 f8 F0 V( w& r6 T5 G7 i
模块关闭输出后(过温保护),基板温度会降低,R99 阻值会增大,运放的负输入会降低,为使运放的正常翻转,引入电阻 R98,原理是运放输出低后,R98 相当于与 R97 并联,将运放的基准变低,拉开运放正负输入的电压间距,从而实现温度回差。比如基板温度 90℃时保护,80℃时开启。: X; j8 p0 a) V* q1 u
/ z2 U# ^2 I# I$ u; M& M
4、关键参数计算分析
L% n; k6 p3 ^2 Q5 f4.1 运放正输入电压:VR97=Vref2=5/(1+R23/R97)=5/(1+10/10)=2.5V
; j; E. G0 t, r2 v. E+ F3 P7 Q) }, F8 K. d8 N# J; x' g, I
4.2 运放负输入电压 VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94)+0.007, ! X. I: l- p4 `+ Z. h- `1 u t
" A3 Z( Q2 N4 {/ r0 Q4.3 得出温度保护时热敏电阻的阻值:R99(t)=(Vref*R24/(Vref*R97/(R23+R97)-0.007))-R94
; W6 x) p7 F; `' Z9 ~" r5 R6 N% B
& u& f. n, V; ^8 j4.4 考虑容差时的计算见下表:
. e V- E6 u, [' h; H! _
0 |, b% U0 }# P: J) J
! o" [/ s" `8 ^
+ @$ H3 r- @ ~' C& i
+ @6 w* D/ q) s0 G, p& G: M3 j T* K3 o6 S, Y, Z
4.5 过温保护时,R99 的值 ?9 C& |( h1 M. m' f
. H4 y# V! X" \* \# {
3 Z: x* s1 _6 h; v" G# f
! R1 C6 U* ]9 F0 [. A. ] m
4.6 R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是负温度系数的热敏电阻,25°C 时 100k,过温保护时阻值 10k 左右(见上表),计算温度为:
5 I5 h$ P$ y, A, ^( g2 lRt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2)) 3 M2 C2 _, U; V5 n h1 Z. p
& y* y0 U1 S" D5 {0 r4 q( C; G+ ZT2:常温 25°C,上式中 T2=273.15+25=298.15;B:4250±3%;R:25°C 时的电阻值,100k,计算出的 T1 值也是加了 273.15 后的值,因此下表中 t1=T1-273.15,是摄氏度。Rt:温度变化后的阻值,10k,9.704k,10.304k,见上表
7 X6 g+ \* r |- O
9 F- n h3 _$ S. T5 z, j
( }$ P5 `, {0 I1 x" Z9 Y
4 k1 C: _) n, A5 s9 k4.7 回差
0 T+ }" J6 d+ ^- @) t$ A$ E" a/ @, {$ n; V0 m( }7 @
运放输出低后,电阻 R98(51k)就并在 R97 上,将基准拉低,新的基准电压 Vref1=Vref*(R98//R97)/(R23+R98//R97)=2.28V 达到 2.44V 时,R99 的阻值 R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99 达到 10.49k 时,温度按下表计算 ; X0 G, X2 r/ y( {' `7 y
- [# R9 z5 z! S. ~
! o+ @. k; L3 Z$ @! u1 d
1 {; G0 i! L- t; k; q4 Q" }* ^温度回差=82.6-77.3=5.3℃. O; k$ U8 N1 C, N/ N
. C _+ L7 a/ b. q% S5、电路的优缺点
% E: d, n7 m' q; w, \8 ~优点: 温度保护点及温度回差很容进行调整
6 r9 j8 u' O! F0 \1 L' t* j& @
8 Y" \' G% z( o# r; u缺点: 温度准确度偏低
: T- ~% X1 U$ {. D- ^ B/ F. L, U( d' ]; z2 a( Z$ K0 J4 f
电路比采用温度开关略复杂 7 j/ v4 k- i+ p/ }- l7 q0 F
1 N3 A) D# z% w4 y3 x温度保护时反映的是热敏电阻附近的基板温度,不能反映模块的最高器件的温度,不过这可以在设计时解决,比如基板温度在 90℃保护,实际板上器件最高温度已达 130℃,就可以适当调整温度保护点,从而起到保护作用。
: R$ J7 l6 ~+ w& L
% l8 Q$ _- D L7 `, N; A6、应用的注意事项
6 R" y, ^/ b4 M# T, C% Z尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。6 ~; `* N2 q1 L, n9 X1 |
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