干货 | 过欠压、过流、过温、软启动、CNT保护实际电路详解

电子工程世界 2021-04-10 00:00

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输出过压保护电路

当用户在使用电源模块时，可能会由于某种原因，造成模块输出电压升高，为了保护用户电路板上的器件不被损坏，当模块的输出电压高于一定值时，模块必须封锁脉冲，阻止输出电压的继续上升。

D320产生一个5.1V电压基准送至运放U301反相输入端，R330、R334、R336用于检测输出电压、检测电压值送至运放U301同相输入端。

输出电压没有达到过压保护点时，运放U301 5脚的电压小于6脚的电压，运放输出为低电平，输出正常。

输出电压Vo升高到设定检测点电压时，电阻R336、R334、R330检测的分压比送入运放U301的5脚，此时5脚电压高于6脚电压，运放U301输出高电平，封闭控制芯片PWM信号，模块输出电压为零。

过流保护电路实例（1）

图2.过流保护电路实例

工作原理

T2采集模块原边开关管的输入电流，采样电流经取样电阻R18转换成电压信号，再经两路开关二极管（D6）整流形成两路控制信号。一路峰值信号去控制38C43的3脚；另一路准峰值电平进入38C43 EA的反相输入端2脚。

采用CT作电流采样的好处是采样电路功耗小，采样电路灵活，CT可以放置在MOSFET开关管的D极或S极，也可以串联于主变压器原边的Vin+端。缺点是电路稍复杂，体积大，CT存在大占空比时不能有效复位的问题。CT采样一般用于中大功率的模块。

3843PWM芯片介绍

图3.3843芯片内部结构图

芯片工作原理

虚线所框部分为38C43芯片内置的误差放大器和电流放大器。误差放大器的输出经过内部分压后（被钳位到1V），进入电流放大器的反相输入端，与电流采样信号比较后进入PWM产生电路。最终在芯片的6脚输出PWM信号。

在这里，误差放大器被用来作OCP保护，电流控制放大器I/A作峰值电流限流保护。

误差放大器E/A用于准峰值限流。当38C43反相输入端2脚的直流电平达到2.5V时，误差放大器E/A起作用，使38C43的6脚输出驱动信号占空比D减小，达到模块OCP之目的。

过流保护电路实例（2）

图4.过流保护电路实例

工作原理

T3是电流互感器，用于电流采样，VD1用于整流，VD2、R9用于T3的磁恢复，C2用于滤波。当主开关管导通时，T3采样其电流并将电流信号缩小输出，通过VD1整流，并通过R8将其转换成电压信号。此电压信号通过R3输出给U1（PWM芯片，UC3844）的3脚，当3脚的电压超过1V时，U1通过内部的电路，减小6脚输出信号的脉宽，这样就减小了输出电压，从而达到原边限流的目的。当主开关管截止时，T3通过VD2、R9进行磁恢复，使T3磁势回零。

过流打嗝电路实例

图5.打嗝电路实例

工作原理

当输出电流出现过流时，电流互感器副边通过R31和 R29//R29A就会在R30上面形成的电压升高，从而使N2C的12管脚电压升高超出负向输入端基准电压（2.5V），实现运放N2C的翻转。

当N2C实现翻转后就会对电容C46充电而C46上面的电荷只能通过电阻R76放掉，因此通过选择R76的阻值来确定放电时间常数，从而确定打嗝限流的持续时间。

在N2C实现翻转后将N2D的3脚电平抬高，导致N2D翻转，将38C43的1管脚拉低，从而封锁38C43工作。

过温保护电路举例 (1)

图6.过温保护电路实例1

工作原理
当温度继电器K104检测点温度低于80±5℃时，K104保持吸合短路状态，HOT 与PROTECT信号均为低电平，电源模块正常工作。当检测点温度达到80±5℃时，温度继电器触点断开，HOT 与PROTECT信号变为高电平，在PROTECT 信号作用下，电源模块保护关机，达到保护电源模块免受过温损坏的目的。

电源模块保护关机后，温度继电器温度下降，下降到一定程度后温度继电器恢复吸合状态，HOT 与PROTECT信号变回低电平，电源模块恢复工作。

这里介绍一种交流输入浪涌电流抑制电路，该电路一般应用于AC/DC整流模块中，抑制上电启动时交流输入通过整流桥对大容量滤波电容的冲击电流，以减小模块上电时对电网的影响，同时对模块和配电相关器件起保护作用。

软启动电路举例 (1)

图7.软启动电路1

工作原理

当输入刚加电时，继电器K102处于常开状态，输入通过R104，G101对电容C109、C110充电，由于电阻R104的存在，限制了C109，C110的充电电流。当电容C109、C110电压充到一定数值后，模块辅助电源启动。START信号在辅助电源上电时为高电平。再经过一定时间的延时，START信号变为低电平，启动输入继电器吸合，模块开始正常工作。

软启动电路举例 (2)

下面介绍一种DC-DC软启动电路，该电路一般应用于中、小功率DC-DC变换器中。其目的，主要是为了：(1)、避免电源模块输出端出现电压过冲，从而引起过压保护电路产生误动作；(2)、降低开关元件、输出滤波电容器的应力，从而提高产品的可靠性和延长其元器件的使用寿命。

图8.软启动电路2

工作原理
当UC3843的7脚注入直流电压VCC时，8脚上就有5V电压输出，通过R848给C840充电，当C840上的电压大于三极管V808发射极电压时，V808截止，UC3843的6脚就有脉宽电压输出。（该输出脉宽电压并不是一开始有输出，脉宽就能达到最大，而是随着电容器C840上的充电电压的逐步升高而逐步展开的）。

当VCC掉电时，UC3843第8脚输出为0，此时，储存在C840上的电压，只能通过D818、R859来快速释放掉。这样做的目的，主要是为了保证VCC在第二次来电时来电时，使UC3843第六脚输出的PWM脉宽电压有一个逐步展开的过程。

欠压，过温，CNT保护综合电路举例(1)

图9.综合电路1

电路说明：
Vcc：13V辅助电源电压
N12：2.5V基准

欠压保护原理
输入欠压保护比较由运放N5C提供，其中pin9为N12提供的2.5V的基准电压，当输入电压低于36V并继续降低时，由R37,R54,R99,R100组成的分压网络分得的电压Vpin10也继续降低，当Vpin10<Vpin9时，N5C输出PRO翻转为低电平，经过逻辑电路将38C43的pin1拉低，关断输出。欠压恢复原理与上述相反，其中R78产生正反馈可以提供一定的回差电压，可以避免输入线较长时产生振荡开关机。

过温保护电路原理

过温保护比较由运放N5B提供，其中pin6为N12分压后提供的基准电压。RT为负温度系数的热敏电阻，当温度升高时，其阻值减小，由N12通过RT,R84,R83分压，使Vpin5的电压升高，当Vpin5>Vpin6时，N5B输出翻转为高电平，通过D12使Vpin9电压升高，N5C输出PRO翻转为低电平，经过逻辑电路将38C43的pin1拉低，关断输出。为了避免在过温点附近频繁保护，增加回差功能，由R56提供。

CNT电路原理（以负逻辑为例）

CNT功能比较由运放N5A提供，其中pin2为N12分压后提供的基准电压。负逻辑功能时，R58断开。如果RC1接-VIN，则Vpin3电压为0，N5A输出为低电平，N5C输出PRO为高电平，输出正常；如果RC1悬空或接高电平，则Vpin3电压从Vcc或RC1分压后大于Vpin2，N5A输出高电平，通过D12后，N5C输出PRO翻转为低电平，经过逻辑电路将38C43的pin1拉低，关断输出。

欠压，过温，CNT保护综合电路举例(2)

图10.综合电路2

工作原理
当模块CNT为负逻辑时，去掉D4A、RC1，焊上D4、RC2，模块正常工作时CNT接低电平。则N2B输出低电平，此时降低输入电压，当N2A Pin2上电压低于Pin3脚上电压时，N2A输出高电平，从而Q8导通，将38HC43 Pin1拉低，使模块关断，此时N2A Pin1上电压约等于Vcc，导致N2A Pin3上电位升高，因此当欠压回复点比欠压点高，这就产生了回差。

随着铝基板温度上升，NTC热敏电阻RT1阻值下降，N2B Pin5上电位逐渐上升，当铝基板温度达到过温保护点时，N2B Pin5电位高于Pin6电位，N2B输出高电平，从而Q8导通，将38HC43 Pin1拉低，使模块关断，同样，过温保护也会产生回差。

当模块CNT 为正逻辑时，去掉D4、RC2，焊上D4A、RC1，模块正常工作时CNT悬空或接高电平。输入欠压及过温保护工作原理同负逻辑。

欠压，过温，CNT保护综合电路举例(3)