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一、电源保护开关常用电路有哪些?自我保护功能和调节功能介绍

　　电源保护开关也就是我们通常说的电源保护器，电源保护器也就是一种三相电源系统，主要功能是显示工作电压值;电压过高或过低时，切断设备电源;当三相电源缺相或严重不平衡时切断设备电源;当三相电源相序错误时切断设备电源;还有就是发生故障时声光提示等功能。主要适用于电梯、吊车、机床、压缩机机等频繁启动设备，有很好的防护措施。

　　电源保护开关常用电路

　　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。

　　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，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。

　　开关电源的自我保护功能和调节功能

　　高频开关电源整流模块的保护功能与调节功能：整流模块除了能将输入的交流变换成额定的直流输出(5A/230 V)之外，还具有保护功能和设置功能，现将模块的保护功能和设置功能介绍如下：

　　保护功能介绍

　　(1)输出过压保护。输出电压过高会对用电设备造成重大事故，为杜绝此类事故的发生，在模块内部设有过压保护电路，当出现过压后模块自动锁定，同时模块的故障指示灯亮，模块自动退出工作状态，从而不会影响到整个系统的正常运行。

　　(2)输出限流保护。因为每个整流模块的输出功率受到限制，输出的电流不能过大。因此，对每个模块的输出电流最大限制为额定输出电流的1.2倍，如果超出负载，模块自动调低输出电压以达到保护模块的功能。

　　(3)短路保护。整流模块的输出特性，输出短路时模块在瞬间把输出电压拉低到零，限制短路电流在限流点之下，此时模块输出功率很小，以达到保护模块的目的，这样模块可以长期工作在短路状态而不至于损坏，同时当故障排除后模块可以自动恢复工作。

　　(4)模块并联保护。每个模块内部均有并联保护电路，可以保证模块发生故障时自动退出系统，从而不影响其他正常模块的工作。

　　以上就是小编关于电源保护开关知识的整理，希望可以帮助大家在生活中更好的使用电源保护开关，也让大家了解到更多的知识。还有小编在这里特别提醒一下，电源保护开关也是有电的使用的时候也要小心，不要被误伤了，特别是要放在儿童无法触及的地方，以免儿童好奇的触摸，导致悲剧的发生，希望大家在生活中都能小心用电。

二、8款开关电源电路设计、工作原理图详解

开关电源简介

开关电源，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。

开关电源的基本组成

1、主电路

包括冲击电流限幅、输入滤波器、整流与滤波、逆变、输出整流与滤波等环节，实现电压转换和电流供应。

2、控制电路

通过取样、比较、振荡、脉宽调制及基准电压等电路，调整高频开关元件的开关时间比例，以稳定输出电压。

3、测电路

提供运行参数和仪表数据，用于检测和监测电源运行状态。

4、辅助电源

实现电源软件启动，为保护电路和控制电路供电。

开关电源原理图详解

开关式稳压电源的基本工作原理是通过调宽或调频实现电压稳定。调宽式开关稳压电源的基本原理为：当矩形脉冲宽度增大，直流平均电压增加。通过调整脉冲宽度，实现输出电压稳定。

开关电源原理图-基本电路

交流电压经过整流、滤波，转换为直流电压，再通过高频变换器转换成所需电压的方波，最后整流滤波形成稳定直流电压。

开关电源原理图-单端反激式开关电源

单端反激式开关电源利用单个磁芯，通过开关管的导通和截止，实现能量存储和释放，适用于低功率应用。

开关电源原理图-单端正激式开关电源

单端正激式开关电源通过开关管导通时的能量传输，实现高输出功率，但输出纹波较大，适用于固定负载。

开关电源原理图-自激式开关稳压电源

自激式开关稳压电源利用间歇振荡电路，开关管同时作为开关和振荡器，实现能量传输和电压稳定。

开关电源原理图-推挽式开关电源

推挽式开关电源采用两个开关管交替导通和截止，实现高效能量转换，适用于较大功率输出。

开关电源原理图-降压式开关电源

降压式开关电源通过开关管导通和截止，实现电感充电、放电，维持输出电压稳定，适用于较低输出功率。

开关电源原理图-升压式开关电源

升压式开关电源通过开关管导通和截止，实现电感充电、放电叠加输入电压，维持输出电压高于输入电压。

开关电源原理图-反转式开关电源

反转式开关电源通过开关管交替导通和截止，实现能量存储和释放，适用于输出电压与输入电压相反的场合。

开关电源发展方向分析

开关电源9个电路设计项目分享，原理图，PCB，应用说明

应用实例（1）

一种简单的三段式铅酸电池充电器控制电路：

一种简单的三段式铅酸电池充电器控制电路：

本PCB文件是由上图原理（没有继电器电路）设计的12V/4A简单的三段式充电器。

应用实例（2）

简单的单颗TL431限流恒压控制方法：

当电流增大时TL431-1的电位被太高，从而起到现在电流的功能，因为R3的存在对输出电压进行了补偿。所以基本上可以做到限流稳压功能为一体，具有相对的成本优势。

应用实例（3）

一种低压氙气灯电源启动电路：

此电路是一个限制输出功率的半桥电路，利用电容限制电流的方法。（调节VR2可以得到不同的启动电压值，调节VR1可以得到不同的输出电流来匹配不同的低压氙气灯的搭配）。

输出两个绕组，第一个是能够提供27V30A的主绕组，第二个是能够提供140V启动电压，经过串联在整流二极管前面的电容来限制启动机电流<0.5A电流的。当开机时输出电压根据辅助绕组的反馈电压，开环状态启动绕组电压被限制到140V左右，氙气灯在高达140V电压立即启动后，由于高压绕组的串联电容存在，这个电流无法高起来。而一旦氙气灯启动，此电压被迫同步拉低到主绕组电压27V左右，因为前端互感器电流采样使得输出功率受限制，所以27V的电压不会被抬高。

因为串联电容限制电流达到同步启动的方法使得电路必须工作在固定频率下，而输入电压范围也不能偏差太高。一般在5%范围内变化不会影响氙气灯的正常工作。

此电路的特点就是有效解决同步启动的问题，实现自然同步比软件控制更为可靠。

氙气灯的启动特点就是要求必须完全同步，如果电压低就无法启动。但一旦启动后电流就必须在电流上来的同时电压要降低到24V-28V，过高就会出现灯管爆炸的危险，电流低于25A就会熄灭。而熄灭后不能立即重新启动。应用这一方法得以有效且低成本的满足要求。

应用实例（4）

一种波形比较理想的变压器隔离驱动电路：

波形比较理想的变压器隔离驱动应用实例：

应用实例（5）

偏小变压器反激开关电源设计之参考建议本案例是EC-2828变压器全电压输入，输出功率60W。

EC-2828变压器全电压输入，输出功率60W。

对于偏小磁芯变压器的设计：主要有磁芯Ae面积偏小的问题，将会带来初级圈数偏多的现象。可以适当提高工作频率，本案例工作频率在70KHz-75KHz。由于圈数偏多初次级的耦合将会更有利。所以VCC绕组电压在短路瞬间会上冲到比较高的状态，本案例原理图上有可控硅做过压保护功能。而后因为次级绕组的短路耦合到VCC绕组使其电压降低到IC不能启动这个过程是可以实现的。

要做到以上特性：VCC绕组线径必须要小，我个人一般取0.17mm以下，小于0.12会很容易断。这样小的线径谈不上节约铜材，但是可以利用铜线的阻抗来代替很多设计人员习惯在VCC整流二极管上串联小阻值电阻的功能，而且这个利用线圈本身的阻抗对交流的抑制能力在本案例当中更有效，可以防止瞬间冲击而损坏后级电路的功效。

初级与次级主绕组必须是最近相邻的绕组，这样耦合会更有利。

开关电源在MOSFET-D端点工作时候产生的干扰是最大的（也是RCD吸收端与变压器相连的端点），在变压器绕制时建议将他绕在变压器的第一个绕组，并作为起点端，让他藏在变压器最里层，这样后面绕组铜线的屏蔽是有较好抑制干扰效果的。

VCC绕组在计算其圈数时尽量的在IC最低工作电压乘以1.1倍作为误差值，不用考虑铜线的压降，因为启动前电流是非常小的，所以这个电阻并没有多少影响，几乎可以忽略不计。而在电路未启动之前，由于高压端启动电阻的充电，可以将VCC上电容上的电压充到IC启动的电压，一旦电路有问题一下启动不了VCC由于绕组电压的预设值偏低。电路也是不会启动的，一般表现为嗝状态。

为何要按照IC的工作电压低端取值？因为我们次级绕组是与初级绕组相邻绕制的，耦合效果相对而言是最好的。我们做短路试验也是做次级的输出短路，因为耦合效果好，次级短路时VCC在经过短暂的上冲后会快速降低，降到IC的关闭电压时电路得到最好的保护。需要注意这个电压需要高于MOSFET饱和导通1V以上，避免驱动不足。

还有利于降低IC本身的功耗，是否可以提高IC的寿命无法验证，但稳定性应该更高。

应用实例（6）

一种反激双路输出相对稳定的解决方案：

具有相对稳定输出的双路反激输出电路：

这种电路一般应用于小功率电源。为了确保两个绕组的交叉调整率更好。我们需要注意一些问题。

在本实例中，一般我们设5V为采样反馈端，如果双路采样交叉调整率可能会更差，甚至不能单独空载和独立带载问题。此方法得以解决这一问题。此方法不太适合两组电压相差遥远的应用。会多占用变压器一脚。

反馈光耦供电用12V供电，且取样点在后级滤波电感前面更好。因为滤波电感前的波动更快的反映前端PWM的调制状态，就算TL431的开启程度是一定的，因为12V的波动可以让光耦上反馈到的电流有微小的差异，在反馈环路一定的情况下，这个光耦供电取样点的选择更有利于动态响应和调整率的平衡控制。

12V绕组应该放在更接近于初级绕组的地方。这样更有效的确保12V的电压变化比例更小，因为我们反馈采样的是5V端，所以难控制的是12V的绕组。综合这些将可以更好的控制这两个绕组的平衡度。虽然不能做到绝对的好，但是相对的来说是有一定参考价值的。

上页所述的样板基本可以控制到+/-5%范围的误差，属于可接受的范围，建议喜欢动手的朋友不妨试一下。

应用实例（7）

应用于功放的正负输出电源欠压式短路电压保护控制电路：

说明：功放电源正负双输出电压保护

1）由Q1构成正电压欠压式短路保护电路

当正电压短路时，电压降低于稳压二极管加在Q1驱动分压电阻分压后让Q1导通，即可送出保护信号。

2）由Q2构成负电压欠压式短路保护电路

当负电压短路时，电压升高至串联于Q2基极上稳压二极管，使Q2截止时，Q2集电极上的电压信号经过D2即可送出保护信号。

3）Q3是作为保护的指示灯驱动电路

这个电路在实际应用中需要做到对供电的VCC在正负电压从开机到启动正常这段过程的延时，否则开机时就有保护信号，导致无法正常开机。如果需要锁死可以用输出保护信号驱动一个由三极管构成的可控硅锁死电路来实现。

具有正负双输出电压保护的功放电源PCB：

应用实例（8）

用LM358实现LED输出端限流稳压PWM调光控制：

此例应用是将PWM信号直接加在电流采样信号上，通过调节PWM的宽度来调制过电流保护信号的时间，而起到调节限制电流的功能的。

需要注意的事情是PWM需要倒相输入，就是说占空比越小的时候LED上施加的电流越大。占空比越大时LED电流越小。

应用实例（9）

一款带带功率因数补偿的50WLED驱动电路：

带功率因数补偿的50WLED驱动PCB：

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