上一篇分享開關(guān)電源工作原理分析，本文將分享電流保護(hù)電路測試和市電輸入過壓保護(hù)電路測試相關(guān)內(nèi)容。通過電路工作原理與電路仿真測試兩大方面來講解，同時(shí)有配套的資料供大家下載。如有疑問，可在下方評(píng)論區(qū)留言。
電流保護(hù)電路測試
1、電流保護(hù)電路
電路作用：浪涌保護(hù)電路，監(jiān)控輸入電網(wǎng)的異常變化，存在異常時(shí)關(guān)斷IGBT進(jìn)行保護(hù)。
電路工作原理：具體電路和測試波形如下圖所示，正常工作時(shí)LM339的1腳內(nèi)部三極管截止，電阻R19將1腳電壓變?yōu)楦唠娖?，?dāng)市電輸入端出現(xiàn)大電流時(shí)1腳內(nèi)部三極管導(dǎo)通并輸出低電平，CPU連接的中斷口經(jīng)過二極管D18被拉低，CPU檢測到低電平時(shí)發(fā)出命令使IGBT關(guān)斷，起到安全保護(hù)作用，此保護(hù)屬于軟保護(hù)，另外還有硬保護(hù)，1腳內(nèi)部三極管導(dǎo)通時(shí)使其輸出低電平，直接拉低驅(qū)動(dòng)電路的輸入電壓，從而關(guān)斷IGBT的G極，保護(hù)IGBT不被擊穿，通常判斷軟保護(hù)或硬保護(hù)方法——軟保護(hù)時(shí)設(shè)置2秒后才起動(dòng)，硬保護(hù)起動(dòng)時(shí)間很快、遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2秒；C點(diǎn)電壓由于選擇地為參考點(diǎn)，靜態(tài)時(shí)C點(diǎn)電壓由RJ28、R27、R14電阻分壓所得，正常工作時(shí)互感器感應(yīng)輸入端電流，C點(diǎn)電壓將會(huì)下降，電流越大C點(diǎn)電壓越低，A點(diǎn)電壓也會(huì)下降，B點(diǎn)為LM339負(fù)端RJ29、RJ25 分壓后的基準(zhǔn)電壓，當(dāng)A點(diǎn)電壓下降到B點(diǎn)電壓以下時(shí)LM339反轉(zhuǎn)，D點(diǎn)輸出低電平時(shí)拉低中斷口，通過調(diào)節(jié)輸入正負(fù)端參數(shù)改變干擾靈敏度；利用工具查看兩輸入端在最大功率工作時(shí)比較電壓越接近越穩(wěn)定，但是需要仿止出現(xiàn)太過靈敏而導(dǎo)致中斷間隙太小，因?yàn)殚_關(guān)電源通常干擾比較大，尤其最大功率最大電流時(shí)干擾最容易出現(xiàn)；CPU根據(jù)中斷口檢測電源輸入端的浪涌電流，程序檢測到低電平時(shí)停止工作，保護(hù)IGBT不受浪涌電流擊穿；該電路異常出現(xiàn)時(shí)檢鍋不工作、爆機(jī)不保護(hù)。
（a）電流保護(hù)電路
（b）實(shí)際測試波形
圖4.68 電流保護(hù)電路與實(shí)際測試波形
電流保護(hù)電路仿真測試：過流保護(hù)仿真電路如下圖所示，等效電流源提供50Hz交流電流Imain和脈沖干擾電流Ipulse，分別用于測試限流保護(hù)和脈沖干擾保護(hù)；輔助供電提供18V和5V輔助電源；電流采樣、整流、濾波將交流電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，用于過流比較電路和CPU檢測；限壓與檢測電路將電流—電壓轉(zhuǎn)化信號(hào)輸入CPU，并利用D19進(jìn)行限壓保護(hù)；中斷處理電路包括延時(shí)與限壓，其中INT_CH為硬中斷——關(guān)閉IGBT、INT為軟中斷——CPU監(jiān)測；信號(hào)比較電路將市電電流與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)電流保護(hù)功能。
圖4.69 過流保護(hù)仿真測試電路
a）正常工作仿真測試：正常工作時(shí)市電輸入電流小于過流設(shè)置值，LM339的7腳電壓高于6腳電壓，1腳集電極開路，D點(diǎn)和INT點(diǎn)均為高電平。
圖4.70 正常工作測試電路
圖4.71 瞬態(tài)仿真設(shè)置
圖4.72 B點(diǎn)和C點(diǎn)仿真波形
圖4.73 B點(diǎn)和C點(diǎn)實(shí)際測試波形
圖7.74 A點(diǎn)和B點(diǎn)仿真波形
圖4.75 A點(diǎn)和B點(diǎn)實(shí)際測試波形
圖4.76 硬中斷D點(diǎn)和軟中斷INT點(diǎn)電壓波形——正常工作時(shí)兩點(diǎn)均為高電平
b）過流保護(hù)仿真測試：Imain電流從5mA線性增大至15mA；Imain小于約9.2mA時(shí)D點(diǎn)和INT點(diǎn)均為高電平，保護(hù)不起作用；Imain大于約9.2mA時(shí)D點(diǎn)和INT點(diǎn)均為低電平，保護(hù)起作用；通過電阻參數(shù)改變A和B點(diǎn)電壓值從而進(jìn)行過流值調(diào)節(jié)。
圖4.77 Imain直流仿真設(shè)置、Ipulse為零
圖4.78 D點(diǎn)和INT點(diǎn)電壓波形和數(shù)據(jù)
c）脈沖干擾保護(hù)仿真測試：Ipulse為5mA脈沖電流源、Imain為零時(shí)對(duì)電路進(jìn)行瞬態(tài)測試，具體仿真電路如下圖所示；當(dāng)脈沖電流出現(xiàn)時(shí)電容C24、C14和RJ25進(jìn)行分壓，使得LM339的6腳電壓高于7腳，所以1腳集電極短路輸出低，D點(diǎn)和INT點(diǎn)均為低電平，中斷保護(hù)起作用，干擾消失時(shí)電路恢復(fù)正常工作，CPU軟中斷進(jìn)行計(jì)數(shù)處理，如果干擾反復(fù)出現(xiàn)則關(guān)機(jī)進(jìn)行整體保護(hù)；電容C19使得保護(hù)到來時(shí)快速關(guān)閉IGBT，保護(hù)消失時(shí)緩慢開通IGBT。
圖4.79 脈沖干擾測試電路
圖4.80 脈沖干擾測試波形
市電輸入過壓保護(hù)電路測試
電路作用：高壓保護(hù)電路，監(jiān)控輸入電網(wǎng)的異常變化，異常存在時(shí)關(guān)斷IGBT進(jìn)行保護(hù)；
電路工作原理：
1、電路具有電流和電壓雙重保護(hù)功能，電阻R53、R54、RJ55組成分壓電路，輸入電壓超過正常設(shè)定電壓值時(shí)A點(diǎn)電壓將會(huì)升高，達(dá)到或超過三極管Q5的基極導(dǎo)通電壓0.7V時(shí)Q5一直導(dǎo)通，由于三極管的C極連接LM339的1腳，即中斷口，所以程序檢測到低電平后關(guān)閉輸出，保護(hù)IGBT及主回路器件不被燒毀。
2、出現(xiàn)電壓浪涌時(shí)與R53的并聯(lián)電容C28起作用，因?yàn)殡娙輧啥穗妷翰荒芡蛔儯运查g電壓發(fā)生變化時(shí)電容相當(dāng)于短路（交流耦合），A點(diǎn)電壓瞬間變高，使得Q5導(dǎo)通，從而CPU中斷口得到響應(yīng)；測試電路與正常情況時(shí)A點(diǎn)波形分別如下圖所示。
3、市電輸入電壓保護(hù)電路發(fā)生異常時(shí)檢鍋電路不工作、爆機(jī)不保護(hù)。
（a）市電輸入過壓保護(hù)電路
（b）Q5基極即A點(diǎn)實(shí)際測試波形
圖4.81 市電輸入過壓保護(hù)電路與測試波形
市電輸入電壓保護(hù)電路仿真測試：市電過壓保護(hù)仿真電路如下圖所示：市電輸入電路由脈沖源Vpulse等效，當(dāng)市電電壓超過一定值時(shí)Q5導(dǎo)通，將硬中斷信號(hào)INTCH拉低，從而使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)DRV同時(shí)為低，導(dǎo)致IGBT關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)市電過壓保護(hù)；當(dāng)市電中存在脈沖干擾信號(hào)時(shí)C28交流耦合，使得Q5的基極電壓升高，同樣實(shí)現(xiàn)市電過壓保護(hù)。
圖4.82 市電過壓保護(hù)仿真測試電路
a） 瞬態(tài)仿真測試：VIN浪涌輸入時(shí)C28等效短路，R54和RJ55對(duì)輸入電壓分壓后控制Q5導(dǎo)通與斷開，利用疊加原理進(jìn)行計(jì)算，脈沖電壓VP比例系數(shù)為4.44m；當(dāng)計(jì)算保護(hù)電壓Vprotect>0.7時(shí)Q5導(dǎo)通，保護(hù)電路起作用；310V直流產(chǎn)生387mV保護(hù)電壓，當(dāng)VP>(700-387)/4.44=70.5V時(shí)浪涌保護(hù)開始起作用；瞬態(tài)仿真設(shè)置和仿真波形分別如下圖所示，當(dāng)市電輸入電壓瞬間升高時(shí)中斷保護(hù)信號(hào)V(INTCH)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)V(DRV)均變低，實(shí)現(xiàn)IGBT的市電高壓干擾信號(hào)保護(hù)，由于C28只對(duì)高頻信號(hào)起作用，所以當(dāng)干擾脈沖高電平時(shí)間很長時(shí)保護(hù)失效，V(INTCH)和V(DRV)逐漸變?yōu)楦唠娖?，IGBT恢復(fù)正常工作，只要此時(shí)輸入VIN總電壓不高于直流保護(hù)電壓值即可。
圖4.83 瞬態(tài)仿真設(shè)置
圖4.84 V(VACIN,VIN:-)和V(DRV)、V(INTCH)仿真波形
b）市電過壓保護(hù)直流仿真測試：C28等效開路，R53、R54、RJ55對(duì)輸入電壓分壓后控制Q5導(dǎo)通與斷開，電壓比例為1.26m；Vin從100V增大到1kV，當(dāng)Vin電壓大于500V時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓V(DRV)逐漸降低，當(dāng)Vin約為600V時(shí)V(DRV)降到約5.2V，IGBT逐漸完全關(guān)斷，通過調(diào)節(jié)RJ55阻值改變市電過壓保護(hù)值；直流仿真設(shè)置、測試波形和數(shù)據(jù)分別如下圖所示。
總結(jié)——過壓保護(hù)電路能夠?qū)κ须娺^壓和快速浪涌進(jìn)行保護(hù)。
圖4.85 Vin直流仿真設(shè)置
圖4.86 V(DRV)電壓波形和數(shù)據(jù)
今天就分享到此，未完待續(xù)~