五种常见的过压保护电路

硬件笔记本 2024-03-12 07:51

点击上方名片关注了解更多


开关电源在实际应用过程中可能会面临输出电压过高或过低的异常状况:由于开关电源具有一定的额定电压值,若超出此设定数值范围,则有可能导致输出电容耐压能力无法承受负荷,引发电源发热、短路甚至起火等严重后果。为了有效预防此类问题,我们精心设计了多种形式的保护电路。当控制电路失效或其他故障导致电压异常上升时,关闭电源的输出,从而对负载进行有效保护,提升整体系统的稳定性与可靠性。
下面介绍几种目前常见的过压保护电路原理及优势分析:

过压保护电路一

通过稳压管以及光耦的搭配,靠光耦的导通来控制原边控制IC停止工作,实现过压保护;当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或者电路本身出现的故障导致输出电压升高,该电路会将电压位在设定值。

图1
工作原理:
当输出过压时,加在D730上的电压大于其稳定值时,D730将导通,输出电压会被钳位,同时过压信号会通过OC730向原边反馈,使得原边控制IC用于过压保护的引脚拉低或致高(如图:拉低SNSBOOST引脚)从而停止工作。
电路优缺点:
优点:电路简单、成本低
缺点:精度不高,受稳压管批次剪得差异以及稳压管得温度特性所致,过压钳位点会出现上下浮动,批出货中存在差异。

总结:因此在采用该方案时,一般需要援用温度系数较好的稳压管。或者采用两种温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。


过压保护电路二

在第一个电路的基础上进行的一系列改动,去掉原有的稳压二极管,采用TL431来检测输出电压的电路,提高了采样精度;

图2
工作原理:
过压时,输出电压通过电阻R730与R731//R732的分压,使得VA>Vref,U730将导通,同时过压信号会通过OC730向原边反馈,使得原边控制IC用于过压保护的引脚拉低或致高(如图:拉低SNSBOOST引脚)从而停止工作。

电路优缺点:

优点:输出过压保护值可以精准设置

缺点:相对稳压管钳位方式成本稍高一些

总结:因此在采用该方案时,一般是应用在后级需要严格控制电压的电源。


对比1、2两个方案都存在一个光耦,这是因为电源需要做隔离,但其实光耦的价格本身就不算便宜,因此我们思考能否在去掉光耦的同时可以检测输出电压,而需要隔离且不需要用到光耦,自然而然的就会想到常用的变压器等一系列磁芯器件,但增加器件又违背了想要价格更便宜的原则,因此需要在不增加其他器件的基础上实现过压保护。
而隔离电源都存在一个隔离变压器,这是每个开关电源都会有的,因此,可以利用该变压器来实现原副边隔离,因为开关电源原边都存在VCC绕组,因此我们可以利用VCC绕组实现输出过压保护,第三种保护电路应运而生。

过压保护电路三

该方案采用原边辅助绕组VCC,通过耦合副边输出电压,输出电压升高导致VCC电压升高从而实现输出过压保护的作用;

图3
工作原理
过压时,输出电压Vo2升高时,辅助绕组电压PAUX电压升高,通过上下拉电阻R812与R813//R814的分压提供给IC的DEM引脚,当DEM引脚电压超过OVP电压阀值时,IC将进入输出电压过压保护状态,IC停止工作。
电路优缺点:
优点:成本相比较更低
缺点:受变压器耦合度影响较大精度以及一致性不好
总结:因此在采用该方案时,一般都是过压保护的电压范围较宽。

与前两种方案相比:方案一、二都可以在自身反馈环路出问题以及输出电压被外部电压强制提高时起作用。但是,方案三只针对与电源自身反馈出问题时才起作用。
然而,当输出电压仅受到外部电压强行提升而引发异常状况时,同样存在以下两种切实可行的解决策略:

过压保护电路四

在输出端增加一个钳位二极管,原理如图4所示:

图4
工作原理:
当输出端反灌电压进入开关电源时,输出端稳压管将导通,防止电压灌入导致电源内部器件损坏,同时缺点相较为明显,稳压管电压钳位时间较短,时间过长容易损坏。
电路优缺点:
优点:成本更低
缺点:电压钳位时间较短

过压保护电路五

针对输出端电压反灌时间较长的问题,我们可以考虑实施输出端串联二极管的策略,如此一来,反灌电压将被隔离在电源外部,仅能由电源输出,而非外界电压的引入。然而,这种方法存在一些潜在的问题,因为二极管存在导通压降,当电路较大时,二极管将会产生极大的热耗,从而增加了电源的损耗。此外,由于导通压降的影响,输出电压的精确度也可能受到影响。具体原理如图5所示:

图5
因此,该方案只是用于输出电流较小且输出电压精度不高的产品。

小结
通过严谨地研究并分析上述五类主流电路的基本原理及各种优点和缺陷,我们可以发现,方案四与方案五仅适用于外部输入电压形式的过压防护,并不适合多种复杂的应用场景,此外,方案一与方案三的精度问题也相当显著。相对而言,在方案二中,仅因光耦和431的额外成本增加,在中大型功率产品中的影响并不显著,生产商和消费者更关注的焦点是产品的稳定性能和安全性。
来源:金升阳 https://www.mornsun.cn/

硬件工程师及从业者都在关注我们

       
       

声明:


声明:本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。
投稿/招聘/推广/宣传 请加微信:woniu26a

推荐阅读

  • 电路设计-电路分析

  • EMC相关文章

  • 电子元器件

后台回复“加群,管理员拉你加入同行技术交流群。

硬件笔记本 一点一滴,厚积薄发。
评论
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 15浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 17浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 133浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 19浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 14浏览
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 67浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 81浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 93浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 18浏览
  • 概述 通过前面的研究学习,已经可以在CycloneVGX器件中成功实现完整的TDC(或者说完整的TDL,即延时线),测试结果也比较满足,解决了超大BIN尺寸以及大量0尺寸BIN的问题,但是还是存在一些之前系列器件还未遇到的问题,这些问题将在本文中进行详细描述介绍。 在五代Cyclone器件内部系统时钟受限的情况下,意味着大量逻辑资源将被浪费在于实现较大长度的TDL上面。是否可以找到方法可以对此前TDL的长度进行优化呢?本文还将探讨这个问题。TDC前段BIN颗粒堵塞问题分析 将延时链在逻辑中实现后
    coyoo 2024-12-10 13:28 93浏览
  •         在有电流流过的导线周围会感生出磁场,再用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例,是一个具有乘法器功能的器件,并且可与各种逻辑电路直接接口,还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的du特优点,所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。  &nb
    锦正茂科技 2024-12-10 12:57 69浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 68浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦