几款常用的保护电路
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常用的六种开关电源输入保护电路
开关电源是开关稳压线性电源的简称,以前的电源产品是采用线性电源,这是一种晶体管线性稳压电源,由于效率低下等原因已逐渐被开关电源取代。
开关电源,顾名思义就是通过控制开关管的导通时间以及关断时间来维持输出电压的稳定的电源,已逐渐向小型化、效率化、模块化、高可靠性等方向发展。
对于开关电源,输入保护电路很重要,开关输入保护电路具有过流保护、过压保护以及浪涌抑制等功能,对于电网的电压冲击以及EMC等具有至关重要的作用。
下面列举6种开关电源输入保护电路
一、保险丝形式
保险丝有普通型的也有快速型的,具有熔点低、熔断速度快特点,但是在熔断时候会产生火花、冒烟,甚至有玻璃管的会爆裂,因此安全性较差。
仅有保险丝的输入保护电路,只有过流保护作用,一般选择保险丝时候实际的熔断电流要等于额定电流的1.5倍左右。
二、保险丝、压敏电阻形式
这种电路多了压敏电阻,压敏电阻规格有07471、10471、14471等规格,具有浪涌抑制功能,因此这种电路有过压、过流保护功能,有些还具有防雷击保护
三、熔断电阻器、压敏电阻形式
熔断电阻器与保险丝作用相同,都是起到过流保护,但是与保险丝不同的是熔断电阻器熔断时候不会产生火花以及烟雾,就安全性来说安全高一点;而压敏电阻具有浪涌电压吸收作用,因此这种电路形式具有过压、过流保护功能
四、保险丝、NTC热敏电阻形式
热敏电阻采用的是负温度系数的,它的阻值随温度的升高为降低,它具有抑制电路的浪涌电流能力
五、压敏电阻、NTC热敏电阻形式
六、保险丝、压敏电阻、NTC热敏电阻形式。
一文说清开关电源常用的几种保护
【原创版】
目录
一、开关电源的浪涌电流问题
二、开关电源的常用保护电路
1.电流保护
2.电压保护
3.过热保护
4.空载保护
5.短路保护
正文
在电力电子设备中,开关电源的应用越来越广泛,然而由于开关电源的输入电路采用电容滤波型整流电路,在电源接通瞬间,电容器充电会形成很大的浪涌电流,可能会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏,轻者也会使空气开关合不上闸,这些问题都会造成开关电源无法正常工作。
因此,为了解决这些问题,开关电源通常采用以下几种保护电路:
1.电流保护:通过设置电流限制电路,限制电源的输出电流,避免因负载电流过大而损坏电源。
2.电压保护:通过设置电压限制电路,限制电源的输出电压,避免因电压过高而损坏负载设备。
3.过热保护:通过设置过热保护电路,当电源内部温度过高时,自动切断电源,避免因过热而损坏电源。
4.空载保护:通过设置空载保护电路,当电源输出端空载时,自动切
断电源,避免因空载而损坏电源。
5.短路保护:通过设置短路保护电路,当电源输出端发生短路时,自动切断电源,避免因短路而损坏电源。
开关电源常用的几种保护电路评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。
在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路,比如防浪涌的软启动,防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。
开关电源常用的几种保护电路如下:1、防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。
图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。
当电容器C充电到约80%额定电压时,逆变器正常工作。
经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,开关电源处于正常运行状态。
图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。
电源接通瞬间,输入电压经整流(D1~D4)和限流电阻R1对滤波电容器C1充电,防止接通瞬间的浪涌电流,同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电,当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时,K1动作,其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1,电源进入正常运行状态。
限流的延迟时间取决于时间常(R2C2),通常选取为0.3~0.5s。
为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。
图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路2、过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
LED电源的几种保护电路1. 直通保护电路半桥和全桥是开关电源常用的拓扑结构,“直通”对其有很大的威胁,直通是同一桥臂两只晶体管在同一时间内同时导通的现象。
在换流期,开关电源易受干扰而造成直通,过大的直通电流会损坏用于逆变的电力电子器件。
一旦出现直通现象,须尽快检测到并立即关断驱动,以避免开关器件的PN结积累过大的热量而烧坏。
这里利用双单稳态集成触发器CD4528设计了一种针对全桥和半桥的直通检测、保护电路。
CD4528含两个单稳态触发器,其真值表如图1.芯片3脚与13脚分别为其内部两个独立单稳态电路的Clear端,5脚和11脚为单稳态的B输入端,4脚与12脚为单稳态的A输入端。
B端接高电平,只有当Clear端为高电平时,A端输入的上升沿触发才会有效。
PWM1与PWM2为PWM芯片输出的两路互补脉冲信号,主电路(见图2)中Q1、Q4的驱动与图3中PWM1同步,Q2、Q3的驱动与PWM2同步。
在A、B、C和D4点进行电流上升率采样然后转变为电压信号,并分别给图3中的直通信号1与直通信号2.主电路中的左右桥臂对称,就左桥臂的直通保护进行分析。
正常状态下,当Q1、Q4导通时,PWM1为高电平,PWM2为低电平,3脚高电平输入有效,A点和D点没有电流流过,不会触发单稳态;虽然B点和C点采到了正常输出的上升沿信号,但是13脚低电平时输入无效,所以不会触发单稳态,没有保护信号输出;而在直通时,Q3由于某种原因误导通了,A点将检测到很大的电流上升率并转换为电压信号;此时PWM1为高电平,图3中左边的单稳态被触发产生保护信号送到PWM 芯片的shutdow n 端,封锁PWM 脉冲输出。
2 过流保护电路当出现负载短路、过载或者控制电路失效等意外情况时,会引起流过开关管的电流过大,使管子功耗增大、发热,若没有过流保护装置,大功率开关管就可能损坏;调节电路失效还可能导致LED过流损坏。
过流保护一般通过取样电阻或霍尔传感器等来检测、比较,从而实现保护,但它们都有体积大和成本高的缺点。
24V开关电源常用的几种保护电路1.防浪涌软启动电路24V开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。
2.过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
因此对输入电源的上限和下限要有所限制,为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。
温度是影响电源设备可靠性的最重要因素。
根据有关资料分析表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,温升50℃时的工作寿命只有温升25℃时的1/6,为了避免功率器件过热造成损坏,在开关电源中亦需要设置过热保护电路。
3.缺相保护电路由于电网自身原因或电源输入接线不可靠,24V开关电源有时会出现缺相运行的情况,且掉相运行不易被及时发现。
当电源处于缺相运行时,整流桥某一臂无电流,而其它臂会严重过流造成损坏,同时使逆变器工作出现异常,因此必须对缺相进行保护。
检测电网缺相通常采用电流互感器或电子缺相检测电路。
由于电流互感器检测成本高、体积大,故开关电源中一般采用电子缺相保护电路。
图5是一个简单的电子缺相保护电路。
三相平衡时,R1~R3结点H电位很低,光耦合输出近似为零电平。
当缺相时,H点电位抬高,光耦输出高电平,经比较器进行比较,输出低电平,封锁驱动信号。
比较器的基准可调,以便调节缺相动作阈值。
该缺相保护适用于三相四线制,而不适用于三相三线制。
电路稍加变动,亦可用高电平封锁PWM信号。
保护电路常见设计保护电路是电子设计中非常重要的一环,它能有效地保护电子设备免受电路故障或异常工作的损害。
下面将介绍一些常见的保护电路设计。
1. 过载保护电路过载保护电路用于监测电路中的电流,当电流超过设定值时,它会立即切断电路以防止设备过载。
这种保护电路通常由热敏电阻或电流传感器组成,一旦检测到过载电流,它会触发继电器或开关,切断电源供应。
2. 过压保护电路过压保护电路用于防止电路受到过高的电压损害。
它通常由电压比较器和继电器组成。
当电路输入电压超过设定值时,电压比较器会触发继电器,切断电源供应。
3. 短路保护电路短路保护电路用于防止电路发生短路故障,它能够及时切断电源供应,以避免设备损坏。
这种保护电路通常由电流传感器和继电器组成,一旦检测到短路电流,电流传感器会触发继电器,切断电源供应。
4. 过温保护电路过温保护电路用于监测电路中的温度,当温度超过设定值时,它会触发继电器或开关,切断电源供应。
这种保护电路通常由温度传感器和继电器组成,一旦检测到过温,温度传感器会触发继电器,切断电源供应。
5. 欠压保护电路欠压保护电路用于监测电路输入电压,当输入电压低于设定值时,它会触发继电器或开关,切断电源供应。
这种保护电路通常由电压比较器和继电器组成,一旦检测到欠压,电压比较器会触发继电器,切断电源供应。
以上介绍了一些常见的保护电路设计,它们在电子设备中起着至关重要的作用,能够有效地保护电路免受损坏。
在设计过程中,需要根据实际需求选择合适的保护电路,并注意电路的可靠性和稳定性。
保护电路的设计需要经过充分的测试和验证,以确保其正常工作和可靠性。
只有在保护电路设计得当的情况下,才能更好地保护电子设备,延长其使用寿命。
电气控制系统常见的四大保护:短路,过载,欠压,相序电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过载保护、缺相保护、欠压保护和相序保护等,这些保护在控制电路中都是通过哪些电器实现?一、短路保护常用的短路保护电器有熔断器和断路器。
熔断器比较适合于对动作准确度和自动化程度要求较差的系统中,如小容量的笼型电动机、一般的普通交流电源等。
但是熔断器有一个弊端,当发生短路时,可能发生一相熔断器熔断,造成设备缺相运行。
断路器又称空气开关,当电路发生短路故障时,它的电磁脱扣器自动脱扣进行短路保护,直接将三相电源同时切断,保护电路和设备的安全,因此广泛应用在电气控制系统中。
二、欠压保护欠压通常使用接触器作为保护,当主电动机控制线路,电源电压过低或断电时,接触器线圈释放,此时其主触点和辅助触点同时打开,使电动机电源切断并失去自锁。
三、相序保护通常采用相序保护器来作为相序保护。
相序保护器,可在相序不对时不让电动机启动,相序正确时,电动机正常启动,从而避免了可能由反转引发的事故,通常与接触器配套使用。
它适用于流动作业而又要求相序正确的电动机。
如空压机、风机、、水泵、油泵、中央空调机组、电控箱、起重机等设备中。
四、过载保护或热保护所谓过载保护就是指电动机的电流超过额定电流。
常见保护器件有热继电器、电机综合保护器、电机保护断路器。
热继电器的优点是结构简单、价格低廉,但是缺点是保护功能少,在电机出现堵转、缺相、长时间过载、启动超时等故障时,有时不能起保护作用。
电机综合保护器实际上是一个集断相、过载、堵转、三相不平衡等保护为一体的综合保护器,因为保护器是穿心式,就可以减少大电线的断点,从而减少发热点和故障点。
但是缺点也很明显,电动机综合保护器需要连续工作,这样因电网电压的波动、干扰、自身的发热等因素,使其的故障率也很高。
END。
目录产品详细内容介绍 (5)1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件(TVS/ESD) (5)2.金属氧化物压敏电阻(MOV) (8)3.半导体放电管(TSS) (10)4.气体放电管(GDT/SPG) (15)5.自恢复保险丝PPTC (18)附录A . 波形参数 (20)产品基本选型应用 (22)1.产品分类 (22)2.产品应用规则 (22)3.常见方案设计及分析 (23)产品详细内容介绍1.瞬态电压抑制二极管/静电保护元件(TVS/ESD)TVS(Transient Voltage Suppressors),瞬态抑制二极管,采用标准的半导体工艺制成的PN结结构器件。
应用时,反向并联于电路中,泄放瞬态浪涌等过电压,同时把电压箝制在预定水平。
单向和双向TVS的I-V特性如图1.1、图1.2所示,从图中可以看出TVS特性类似于二极管,在击穿电压V BR以下,流过TVS两端的电流很小(μA级),当电压高于击穿电压V BR,TVS的电流以指数规律增加。
表1.1为TVS规格参数。
图1.1 单向TVS伏安特性图1.2 双向TVS伏安特性表1.1 TVS参数1.1V RWM ,I RV RWM ,截止电压,即TVS的最大工作电压,在V RWM下,TVS认为是不工作的,即是不导通的。
I R,TVS截止电压下流过TVS两端的电流,即待机电流,I R应该在规定值范围内。
V RWM和I R测试回路如图1.3所示,对TVS两端施加电压值为V RWM,从电流表中读出的电流值即为TVS的漏电流I R,其中虚线框表示单向TVS测试回路。
对于SMAJ5.0A,当加在TVS两端的电压为5V DC 时,TVS的漏电流应小于800μA。
1.2V BR击穿电压,一般在规定的电流下测得的TVS两端的电压。
对于低压TVS,由于漏电流较大,所以测试电流选取的I T较大,如SMAJ5.0A,测试电流I T选取10mA。
V BR测试电路如图1.4所示,使用脉冲恒流源对TVS施加I T大小的电流时,读出TVS两端的电压则为击穿电压。
电路保护的四种保护方式电路保护是指对电路中存在的可能对电路或电器设备造成损害的故障或过电压进行保护或限制,以保证安全、稳定运行的一种措施。
目前有许多电路保护方式,其中最常见的有四种,分别是熔丝保护、过电流保护、电子继电器保护和断路器保护。
接下来,我们将详细介绍这四种电路保护方式。
1. 熔丝保护熔丝保护是将一个金属丝制成的熔丝连接在电路的保护位上,当电路中出现过流时,熔丝会被加热熔断,断开电路,起到保护电器的作用。
这种方式简单易行,且成本低廉,但需要手动更换熔丝,且无法控制保护时间,只能提供短时间的过载保护。
2. 过电流保护过电流保护用于检测电路中的电流是否超出额定值,一旦超出,它会自动切断电路,保护电器。
过电流保护可以分为电磁式过流继电器保护和电子式过流继电器保护。
电磁式过流继电器同时也可以抵抗瞬间过电流,在一定程度上对电器起到保护作用。
电子式过流继电器可以提高保护精度和保护时间的控制。
3. 电子继电器保护电子继电器保护是一种电子设备,在电路中起到过电流和过电压保护作用。
它能够对发生故障的电路进行快速、准确的诊断和保护。
电子继电器保护不仅可以检测电流、电压,还可以检测相序、相位等,保证电器的安全与稳定工作。
4. 断路器保护断路器保护是一种电气开关,可以用于控制电器的电路开关,并提供保护功能。
它可以在发生过载或短路时,自动断开电路,保护电器不受损害。
断路器保护还可以起到手动断电的作用,更方便安全。
总结以上所介绍的四种电路保护方式,各有其优点和适用范围。
熔丝保护简单粗暴,成本低廉,但使用不太方便。
过电流保护的保护时间和保护精度都非常高,但是需要检测范围较小。
电子继电器保护可以提供全方位保护,但成本较高。
断路器保护操作方便,可以手动断电,但是需要抵抗瞬间过电流的性能较差。
因此,在选择电路保护方式时,应根据电路的特点和需要进行具体分析和选择。
一文说清开关电源常用的几种保护摘要:一、开关电源保护电路的概述二、开关电源常用的保护电路1.过流保护2.过压保护3.过热保护4.短路保护5.空载保护三、保护电路在开关电源中的重要性四、选择合适的保护方案和电路结构正文:开关电源是电子设备中不可或缺的组成部分,其性能直接影响着设备的稳定性和可靠性。
为了保证开关电源的正常工作,保护电路的设计尤为重要。
本文将详细介绍开关电源常用的几种保护电路。
首先,开关电源的保护电路主要包括过流保护、过压保护、过热保护、短路保护和空载保护。
这些保护电路可以防止电源因异常工作状态而损坏,确保电源的稳定性和可靠性。
1.过流保护:过流保护是开关电源中最常见的保护方式。
当电源负载电流超过额定电流时,过流保护电路会立即切断电源,以保护电源和负载设备。
2.过压保护:过压保护主要针对输入电压过高的情况。
当输入电压超过电源的额定电压时,过压保护电路会启动,切断电源,以防止电源因电压过高而损坏。
3.过热保护:过热保护主要针对开关电源内部器件的过热情况。
当电源内部器件的温度超过额定值时,过热保护电路会启动,切断电源,以防止电源因过热而损坏。
4.短路保护:短路保护主要针对电源负载短路的情况。
当负载短路时,短路保护电路会立即切断电源,以防止电源因负载短路而损坏。
5.空载保护:空载保护主要针对电源在无负载情况下的保护。
当电源处于空载状态时,空载保护电路会启动,切断电源,以防止电源因长时间空载而损坏。
保护电路在开关电源中的重要性不言而喻。
合适的保护电路可以有效延长电源的使用寿命,提高电源的稳定性和可靠性。
因此,在设计开关电源时,应根据实际需求选择合适的保护方案和电路结构。
总之,开关电源的保护电路是电源稳定性和可靠性的重要保障。
常见的5种保护电路(含电路图)在现实世界中,电子电路所处的周围环境总是变幻莫测的。
人体静电、雷击浪涌、误操作等诸多不可预料的因素时刻威胁着电子设备的正常工作。
因此保护电路的作用与意义非常重要。
经过多年的发展,保护电路从最简单的保险丝一步一步发展到现如今纷繁复杂的各种器件,它们分别承担着不同的作用。
今天就让我们一起来看看它们是如何稳定保障我们日常生活的吧!1、短路保护短路保护电路的主要作用是当电路系统中发生短路情况时及时断开闭合电路以此保证后续各个器件的安全。
当电源系统发生短路时,电路中的电流会瞬间增大到正常状况的好几倍甚至十多倍。
我们可以利用这个特性,在电路中串入保险丝。
当电流增大到保险丝的熔断电流时,保险丝会因为自身过热而发生熔断从而断开电路,这是最常见的保护电路之一。
但是这种保险丝有一个缺点:当保险丝熔断之后,必须由工程人员排除故障之后手动替换新的保险丝,这在一些狭小空间等场合十分不便,因此后来便诞生了“自恢复保险丝”。
这种保险丝在发生熔断之后随着温度的降低又会重新接通,这样便可以在发生故障时断开供电开关,等排查故障之后再打开供电开关即可。
自恢复保险丝是如何做到“自恢复”的呢?自恢复保险丝,是由经过特殊处理的聚合树脂及分布在里面的导电粒子组成。
在正常状况下,聚合树脂紧密地将导电粒子束缚在结晶状的结构外,构成链状导电电通路,此时的自恢复保险丝为低阻状态,线路上流经自恢复保险丝的电流所产生的热能小,不会改变晶体结构。
当线路发生短路或过载时,流经自恢复保险丝的大电流,产生的热量使聚合树脂融化,体积迅速增长,形成高阻状态,工作电流迅速减小,从而对电路进行限制和保护。
因此由自恢复保险丝构成的保护电路还可以承担过热过流保护。
2、过压保护过压保护是指供电电压超过额定的电压时自动断开供电回路的一种保护电路。
在电子电路设计中,常见的保护方式是使用齐纳二极管的过压保护。
如图2-1:图2-11N4099是一个6.8V的二极管,如果输入超过6.8V,输出将被钳位在6.8V 左右。
1引言随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源。
同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。
但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便。
为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。
2、开关电源的原理及特点2、1工作原理直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。
功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。
它主要由开关三极管和高频变压器组成。
图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管V,激励信号,续流二极管Vp,储能电感和滤波电容C组成。
实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。
2、2特点为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄。
因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。
直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。
由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高,3、直流开关电源的保护基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路。
开关电源常用的几种保护电路1 引言评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。
在电气技术指标满足正常使用要求的条件下,为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,必须设计多种保护电路,比如防浪涌的软启动,防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。
2 开关电源常用的几种保护电路2.1 防浪涌软启动电路开关电源的输入电路大都采用电容滤波型整流电路,在进线电源合闸瞬间,由于电容器上的初始电压为零,电容器充电瞬间会形成很大的浪涌电流,特别是大功率开关电源,采用容量较大的滤波电容器,使浪涌电流达100A以上。
在电源接通瞬间如此大的浪涌电流,重者往往会导致输入熔断器烧断或合闸开关的触点烧坏,整流桥过流损坏;轻者也会使空气开关合不上闸。
上述现象均会造成开关电源无法正常工作,为此几乎所有的开关电源都设置了防止流涌电流的软启动电路,以保证电源正常而可靠运行。
图1是采用晶闸管V和限流电阻R1组成的防浪涌电流电路。
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1~D4)和限流电阻R1对电容器C充电,限制浪涌电流。
当电容器C充电到约80%额定电压时,逆变器正常工作。
经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻R1,开关电源处于正常运行状态。
图1 采用晶闸管和限流电阻组成的软启动电路图2是采用继电器K1和限流电阻R1构成的防浪涌电流电路。
电源接通瞬间,输入电压经整流(D1~D4)和限流电阻R1对滤波电容器C1充电,防止接通瞬间的浪涌电流,同时辅助电源Vcc经电阻R2对并接于继电器K1线包的电容器C2充电,当C2上的电压达到继电器K1的动作电压时,K1动作,其触点K1.1闭合而旁路限流电阻R1,电源进入正常运行状态。
限流的延迟时间取决于时间常数(R2C2),通常选取为0.3~0.5s。
为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图3所示电路替代RC延迟电路。
图2 采用继电器K1和限流电阻构成的软启动电路图3 替代RC的延迟电路2.2 过压、欠压及过热保护电路进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害,主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏,同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。
公司常用保护电路原理介绍保护电路是指用来保护电子设备、电器设备等电路免受电流过大、电压过高、瞬态电压、过温等异常情况的损害的一种电路。
保护电路能够对这些异常情况进行识别和限制,以便保护电路的正常运行。
常用的保护电路包括过流保护电路、过压保护电路、过温保护电路和瞬态保护电路等。
过流保护电路是一种用来保护电路免受过大电流损害的电路。
过流保护电路主要有熔断器、电流保护开关等。
熔断器是一种能够在电流过大时自动切断电路的保护装置,内部由导电体和保护体两部分组成。
当电流过大时,导电体会迅速熔断,切断电路,以保护其他部件不受损害。
电流保护开关是一种能够感应电流过大并切断电路的装置,常用于电器设备中。
过压保护电路是一种用来保护电路免受电压过高损害的电路。
过压保护电路主要有过压保护器、电压保护开关等。
过压保护器是一种能够在电压过高时迅速切断电源的保护装置,常见的过压保护器有过压继电器、过压保护模块等。
电压保护开关能够对电路中的电压进行实时监测,一旦电压超过设定范围,就会切断电源,以保护其他部件安全。
过温保护电路是一种用来保护电路免受过高温度损害的电路。
过温保护电路主要有过温保护开关、过温报警装置等。
过温保护开关能够感应到电路中的温度,一旦温度超过设定范围,就会切断电源,以避免因温度过高导致电路故障。
过温报警装置能够在电路温度达到一定值时发出警报,以提醒操作人员及时检修。
瞬态保护电路是一种用来保护电路免受瞬态电压损害的电路。
瞬态保护电路主要有防雷保护电路、防电压冲击电路等。
防雷保护电路能够引导和调节雷电冲击电流,保护电器设备不受雷电冲击的损害。
防电压冲击电路则常用于保护电器设备免受电力系统中的电压冲击。
总结起来,常用的保护电路主要包括过流保护、过压保护、过温保护和瞬态保护等。
这些保护电路能够有效地保护电路的安全运行,延长设备的使用寿命,并避免因异常情况引起的故障和损坏。
在实际应用中,保护电路的选择和设计需要根据具体电路的特点和要求进行,以确保其稳定可靠地工作。
电工安装电路中的常见保护电路
电动机工作时,由于过载、电源电压过低、突然停电、电动机绕组短路等原因都会引起电路故障,使电动机无法正常工作,甚至烧毁电动机。
所以,控制电路中必要的保护措施必不可少,一般常见的保护措施有短路保护、过载保护、失压及欠压保护等。
一、短路保护
当电动机运行中发生短路故障或连接电动机的线路发生短路时,FU1迅速熔断(或自动空气断路器迅速跳闸)使电动机脱离电源,起到短路保护作用。
当控制电路发生短路故障时,FU2 熔断使 KM 线圈失电,KM 主触点断开,电动机失电停机,起到短路保护作用。
二、欠压保护
“欠压”是指线路供电电压低于电动机额定电压的 85%。
欠压保护是指:电动机能自动脱离电源停转,避免电动机在欠压下运行的一种保护。
当外加电压太低时,在反作用弹簧的作用下交流接触器衔铁释放,主触点断开,同时其辅助触点中的动合触点(自锁触点)断开,电动机脱离电源,起到欠压保护作用。
三、失压保护
失压(零压)保护是指:电动机在正常工作情况下,由于外界某种原因引起突然断电时,能自动切断电源;当重新供电时,电动机不会自行启动。
这就避免了突然停电后,操作人员忘记切断电源,来电后电动机自行启动,而造成设备损坏或人身伤亡的事故。
四、过载保护
过载保护是指当电动机出现过载时能自动切断电动机电源,使电动机停转的一种保护,最常用的过载保护是由热继电器来实现的。
当电动机过载时→热继电器 FR 动作→导致其动断触点断开
→KM线圈失电—→→KM主触点断开→电动机 M 停止。
→同时,KM 自锁触点断开,解除自锁。
当热继电器 FR 上的热元件温度降下来后,FR 的动断触点需要手动复位闭合。
中考电学保护电路
电学保护电路是指为了保护电路和电器设备不受过电压、过电流、过热等异常情况的影响,采取一系列的电气保护措施的控制装置。
在中考电学中,常见的电路保护包括过载保护、短路保护和漏电保护。
1. 过载保护:电路中的负载超过额定电流时,会导致设备发热、线路烧毁等问题。
过载保护可以通过电流继电器或热继电器实现,当电路中的电流超过设定值时,保护装置会自动切断电路,起到保护线路和设备的作用。
2. 短路保护:短路是指电路中两个导体或元件之间出现直接连接而形成的低阻抗路径,会导致电流过大、设备烧毁等危险情况。
短路保护通过熔断器、断路器等装置实现,当电路出现短路时,保护装置会自动切断电路,避免危险情况的发生。
3. 漏电保护:漏电是指电路中的电流通过意外途径流向地,可能造成人身伤害甚至火灾等危险。
漏电保护通过漏电保护器实现,当电路中出现漏电时,保护装置会自动切断电路,确保人身安全和设备正常运行。
以上是中考电学中常见的电路保护措施,了解和掌握这些知识可以帮助考生更好地理解和应用电学原理,并在实际生活中正确使用电器设备。
三大常见电路保护器件电路保护主要有两种形式:过压保护和过流保护。
选择适当的电路保护器件是实现高效、可靠电路保护设计的关键,涉及到电路保护器件的选型,我们就必须要知道各电路保护器件的作用。
在选择电路保护器件的时候我们要知道保护电路不应干扰受保护电路的正常行为,此外,其还必须防止任何电压瞬态造成整个系统的重复性或非重复性的不稳定行为。
电路保护最常见的器件有三:GDT、MOV和TVS。
GDT(陶瓷气体放电管)GDT有单极和三极两种形式。
三极GDT是一个看似简单的器件,能在大难临头的关键时刻保持一个差分线对的平衡:少许的不对称可以使瞬变脉冲优先耦合到平衡馈线的某一侧,因而产生一个巨大的差分信号。
即使瞬变事件对称地发生在平衡馈线上,两个保护器件响应特性的微小差别也会使一个破坏性的脉冲振幅出现在系统的输入端上。
三极GDT在一个具有共用气体容积的管内提供一个差分器件和两个并联器件。
造成一对电极导通的任何条件都会使所有三个电极之间导通,因为气体的状态(绝缘状态、电离状态或等离子状态)决定了放电管的行为。
在正常的工作条件下,一只GDT的并联阻抗约为1TΩ,并联电容为1pF以下。
当施加在GDT两端的电势低于气体电离电压(即“辉光”电压)时,GDT的小漏电流(典型值小于1 pA)和小电容几乎不发生变化。
一旦GDT达到辉光电压,其并联阻抗将急剧下降,从而电流流过气体。
不断增加的电流使大量气体形成等离子体,等离子体又使该器件上的电压进一步降低至15V左右。
当瞬变源不再继续提供等离子电流时,等离子体就自动消失。
GDT 的净效果是一种消弧作用,它能在1ms内将瞬变事件期间的电压限制在大约15V以下。
GDT的一个主要优点是迫使大部分能量消耗在瞬变的源阻抗中,而不是消耗在保护器件或被保护的电路中。
GDT的触发电压由信号电压的上升速率(dV/dt)、GDT的电极间隔、气体类型以及气体压力共同确定。
该器件可以承受高达20 kA的电流。
几款常用的保护电路鉴于电源电路存在一些不稳定因素,而设计用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路。
在各类电子产品中,保护电路比比皆是,例如:过流保护、过压保护、过热保护、空载保护、短路保护等等,本文就整理了一些常见的保护电路。
1、电机过热保护电路生产中所用的自动车床、电热烘箱、球磨机等连续运转的机电设备,以及其它无人值守的设备,因为电机过热或温控器失灵造成的事故时有发生,需要采取相应的保安措施。
PTC热敏电阻过热保护电路能够方便、有效地预防上述事故的发生。
下图是以电机过热保护为例,由PTC热敏电阻和施密特电路构成的控制电路。
图中,RT1、RT2、RT3为三只特性一致的阶跃型PTC热敏电阻器,它们分别埋设在电机定子的绕组里。
正常情况下,PTC热敏电阻器处于常温状态,它们的总电阻值小于1KΩ。
此时,V1截止,V2导通,继电器K得电吸合常开触点,电机由市电供电运转。
当电机因故障局部过热时,只要有一只PTC热敏电阻受热超过预设温度时,其阻值就会超过10KΩ以上。
于是V1导通、V2截止,VD2显示红色报警,K失电释放,电机停止运转,达到保护目的。
PTC热敏电阻的选型取决于电机的绝缘等级。
通常按比电机绝缘等级相对应的极限温度低40℃左右的范围选择PTC热敏电阻的居里温度。
例如,对于B1级绝缘的电机,其极限温度为130℃,应当选居里温度90℃的PTC热敏电阻。
2、逆变电源中的保护电路逆变器经常需要进行电流转换,如果电路中的电流超出限定范围,将对电路和关键器件造成很大伤害,因此保护电路在逆变电源中就显得尤为重要。
(1)防反接保护电路如果逆变器没有防反接电路,在输入电池接反的情况下往往会造成灾难性的后果,轻则烧毁保险丝,重则烧毁大部分电路。
在逆变器中防反接保护电路主要有三种:反并肖特基二极管组成的防反接保护电路,如下图所示。
由图可以看出,当电池接反时,肖特基二极管D导通,F被烧毁。
如果后面是推挽结构的主变换电路,两推挽开关MOS管的寄生二极管的也相当于和D并联,但压降比肖特基大得多,耐瞬间电流的冲击能力也低于肖特基二极管D,这样就避免了大电流通过MOS管的寄生二极管,从而保护了两推挽开关MOS管。
这种防反接保护电路结构简单,不会影响效率,但保护后会烧毁保险丝F,需要重新更换才能恢复正常工作。
采用继电器的防反接保护电路,基本电路如下:由图中可以看出,如果电池接反,D反偏,继电器K的线圈没有电流通过,触点不能吸合,逆变器供电被切断。
这种防反接保护电路效果比较好,不会烧毁保险丝F,但体积比较大,继电器的触点的寿命有限。
采用MOS管的防反接保护电路,基本电路如下所示:图中D为防反接MOS的寄生二极管,便于分析原理画出来了。
当电池极性未接反时,D正偏导通,Q的GS极由电池正极经过F、R1、D回到电池负极得到正偏而导通。
Q导通后的压降比D的压降小得多,所以Q导通后会使D 得不到足够的正向电压而截至;当电池极性接反时,D会由于反偏而截至,Q也会由于GS反偏而截至,逆变器不能启动。
这种防反接保护电路由于没有采用机械触点开关而具有比较长的使用寿命,也不会像反并肖特基二极管组成的防反接保护电路那样烧毁保险丝F.因而得到广泛应用,缺点是MOS导通时具有一定的损耗。
足够畅通无阻地通过比较大的电流还保持比较低的损耗。
(2)电池欠压保护为了防止电池过度放电而损坏电池,我们需要让电池在电压放电到一定电压的时候逆变器停止工作,需要指出的一点是,电池欠压保护太灵敏的话会在启动冲击性负载时保护。
这样逆变器就难以起动这类负载了,尤其在电池电量不是很充足的情况下。
请看下面的电池欠压保护电路。
可以看出这个电路由于加入了D1、C1能够使电池取样电压快速建立,延时保护。
3、锂电池充电保护电路锂电池过充,过放电都会影响电池的寿命。
在设计时,要注意锂电池的充电电压,充电电流。
然后选取合适的充电芯片。
注意要防止锂电池的过充,过放,短路保护等问题。
同时,设计完成后要经过大量的测试。
(1)锂电池充电电路的设计这里选择了芯片TP4056为例子。
根据所接电阻不同可以控制充电最大电流。
可以设计充电指示灯,可以设计充电温度即多少到多少度之间进行充电。
(2)充电保护电路选择芯片DW01 和GTT8205的组合,可以做到短路保护,过充过放电的保护。
4、开关电源中的过流保护电路(1)开关电源中常用的过流保护方式过电流保护有多种形式,如图1所示,可分为额定电流下垂型,即フ字型;恒流型;恒功率型,多数为电流下垂型。
过电流的设定值通常为额定电流的110%~130%。
一般为自动恢复型。
图1中①表示电流下垂型,②表示恒流型,③表示恒功率型。
▲图1 过电流保护特性(2)用于变压器初级直接驱动电路中的限流电路在变压器初级直接驱动的电路(如单端正激式变换器或反激式变换器)的设计中,实现限流是比较容易的。
图2是在这样的电路中实现限流的两种方法。
图2电路可用于单端正激式变换器和反激式变换器。
图2(a)与图2(b)中在MOSFET的源极均串入一个限流电阻Rsc,在图2(a)中,Rsc提供一个电压降驱动晶体管S2导通,在图2(b)中跨接在Rsc上的限流电压比较器,当产生过流时,可以把驱动电流脉冲短路,起到保护作用。
图2(a)与图2(b)相比,图2(b)保护电路反应速度更快及准确。
首先,它把比较放大器的限流驱动的门槛电压预置在一个比晶体管的门槛电压Vbe更精确的范围内;第二,它把所预置的门槛电压取得足够小,其典型值只有100mV~200mV,因此,可以把限流取样电阻Rsc的值取得较小,这样就减小了功耗,提高了电源的效率。
▲(a)晶体管保护▲(b)限流比较器保护图2在单端正激式或反激式变换器电路中的限流电路当AC输入电压在90~264V范围内变化,且输出同等功率时,则变压器初级的尖峰电流相差很大,导致高、低端过流保护点严重漂移,不利于过流点的一致性。
在电路中增加一个取自+VH的上拉电阻R1,其目的是使S2的基极或限流比较器的同相端有一个预值,以达到高低端的过流保护点尽量一致。
(3)用于基极驱动电路的限流电路在一般情况下,都是利用基极驱动电路把电源的控制电路和开关晶体管隔离开来。
变换器的输出部分和控制电路共地。
限流电路可以直接和输出电路相接,其电路如图3所示。
在图3中,控制电路与输出电路共地。
工作原理如下:▲图3 用于多种电源变换器中的限流电路电路正常工作时,负载电流IL流过电阻Rsc产生的压降不足以使S1导通,由于S1在截止时IC1=0,电容器C1处于未充电状态,因此晶体管S2也截止。
如果负载侧电流增加,使IL 达到一个设定的值,使得ILRsc=Vbe1+Ib1R1,则S1导通,使电容器C1充电,其充电时间常数τ= R2C1,C1上充满电荷后的电压是VC1=Ib2R4+Vbe2。
在电路检测到有过流发生时,为使电容器C1能够快速放电,应当选择R4(4)无功率损耗的限流电路上述两种过流保护比较有效,但是Rsc的存在降低了电源的效率,尤其是在大电流输出的情况下,Rsc上的功耗就会明显增加。
图4电路利用电流互感器作为检测元件,就为电源效率的提高创造了一定的条件。
图4电路工作原理如下:利用电流互感器T2监视负载电流IL,IL在通过互感器初级时,把电流的变化耦合到次级,在电阻R1上产生压降。
二极管D3对脉冲电流进行整流,经整流后由电阻R2和电容C1进行平滑滤波。
当发生过载现象时,电容器C1两端电压迅速增加,使齐纳管D4导通,驱动晶体管S1导通,S1集电极的信号可以用来作为电源变换器调节电路的驱动信号。
▲图4无功耗限流电路电流互感器可以用铁氧体磁芯或MPP环型磁芯来绕制,但要经过反复实验,以确保磁芯不饱和。
理想的电流互感器应该达到匝数比是电流比。
通常互感器的Np=1,Ns=NpIpR1/(Vs+VD3)。
具体绕制数据最后还要经过实验调整,使其性能达到最佳状态。
(5)用555做限流电路图5为555集成时基电路的基本框图。
▲图5 555集成时基电路的基本框图555集成时基电路是一种新颖的、多用途的模拟集成电路,有LM555,RCA555,5G1555等,其基本性能都是相同的,用它组成的延时电路、单稳态振荡器、多谐振荡器及各种脉冲调制电路,用途十分广泛,也可用于直接变换器的控制电路。
555时基电路由分压器R1、R2、R3,两个比较器,R-S触发器以及两个晶体管等组成,电路在5~18V范围内均能工作。
分压器提供偏压给比较器1 的反相输入端,电压为2Vcc/3,提供给比较器2的同相输入端电压为Vcc/3,比较器的另两个输入端脚2、脚6分别为触发和门限,比较器输出控制R-S触发器,触发器输出供给输出级以及晶体管V1的基极。
当触发器输出置高时,V1导通,接通脚7的放电电路;当触发器输出为低时,V1截止,输出级提供一个低的输出阻抗,并且将触发器输出脉冲反相。
当触发器输出置高时,脚3输出的电压为低电平,触发器输出为低时,脚3输出的电压为高电平。
输出级能够提供的最大电流为200mA,晶体管V2是PNP管,它的发射极接内部基准电压Vr,Vr的取值总是小于电源电压Vcc,因此,若将V2的基极(脚4 复位)接到Vcc上,V2的基—射极为反偏,晶体管V2截止。
图6为用555做限流保护的电路,其工作原理如下:UC384X与S1及T1组成一个基本的PWM变换器电路。
UC384X系列控制IC有两个闭环控制回路,一个是输出电压Vo反馈至误差放大器,用于同基准电压Vref比较之后产生误差电压(为了防止误差放大器的自激现象产生,直接把脚2对地短接);另一个是变压器初级电感中的电流在T2次级检测到的电流值在R8及C7上的电压,与误差电压进行比较后产生调制脉冲的脉冲信号。
当然,这些均在时钟所设定的固定频率下工作。
UC384X具有良好的线性调整率,能达到0.01%/V;可明显地改善负载调整率;使误差放大器的外电路补偿网络得到简化,稳定度提高并改善了频响,具有更大的增益带宽乘积。
UC384X有两种关闭技术;一是将脚3电压升高超过1V,引起过流保护开关关闭电路输出;二是将脚1 电压降到1V以下,使PWM比较器输出高电平,PWM锁存器复位,关闭输出,直到下一个时钟脉冲的到来,将PWM锁存器置位,电路才能重新启动。
电流互感器T2监视着T1的尖峰电流值,当发生过载时,T1的尖峰电流迅速上升,使T2的次级电流上升,经D1整流,R9及C7平滑滤波,送到IC1的脚3,使IC1的脚1电平下降(注意:接IC1脚1的R3,C4必须接成开环模式,如接成闭环模式则过流时555的脚7放电端无法放电)。
IC1的脚1与IC2的脚6相连接,使IC2的比较器1同相输入端的电压降低,触发器Q输出高电平,V1导通,IC2的脚7放电,使IC1的脚1电平被拉低于1V,则IC1输出关闭,S1因无栅极驱动信号而关闭,使电路得到保护。