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張東輝
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開關(guān)電源保護(hù)電路分析與設(shè)計(jì)1—開關(guān)電源工作原理分析
開關(guān)電源保護(hù)電路分析與設(shè)計(jì)2—電流保護(hù)和市電輸入過壓保護(hù)的電路測試
開關(guān)電源保護(hù)電路分析與設(shè)計(jì)3—輸入供電過壓和欠壓保護(hù)以及IGBT保護(hù)的電路測試
開關(guān)電源保護(hù)電路分析與設(shè)計(jì)4—反壓保護(hù)電路測試和風(fēng)扇控制電路分析
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開關(guān)電源保護(hù)電路分析與設(shè)計(jì)2—電流保護(hù)和市電輸入過壓保護(hù)的電路測試

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)~

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  • sdll825 2023-03-16 14:19
    老師,能不能發(fā)我一下資料,謝謝! sd****@****.com
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  • dy-yZ7wm6TW 2022-11-17 16:50
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  • 星球居民-mQrYyK28 2022-01-18 11:45
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  • Charles〃hy 2021-12-10 20:43
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  • 一步羅華 2021-09-30 09:44
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  • hack100000 2021-09-07 19:35
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  • hack100000 2021-09-03 17:40
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  • 2021-08-26 14:21
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  • cheng0123 2021-05-08 19:17
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  • Tonydun 2021-02-26 21:10
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  • Tonydun 2021-02-26 21:07
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  • hack100000 2021-02-16 00:24
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  • ruqihua 2021-02-08 14:25
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  • dy-beFnMfgk 2021-01-31 11:03
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  • dy-beFnMfgk 2021-01-31 11:03
    學(xué)習(xí)了。
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  • dy-beFnMfgk 2021-01-24 11:20
    感謝!學(xué)習(xí)了。 15****@****.com
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  • 魚鷹單片機(jī) 2021-01-07 16:19
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  • FK碩 2020-12-22 22:26
    謝謝分享! 47****@****.com
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  • StarTwinkle 2020-11-17 12:05
    老師您好,能否發(fā)一下我資料,謝謝!
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  • 星球居民-DEcvTLD9 2020-11-17 09:03
    老師,能不能發(fā)我一下資料,謝謝! 16****@****.com
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