隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各種電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益親近，而電子設(shè)備都離不開可靠的開關(guān)電源，因而直流開關(guān)電源開始發(fā)揮著越來(lái)越重要的效果，并相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備范疇，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、操控設(shè)備的電源等都已廣泛地應(yīng)用開關(guān)電源。同時(shí)隨著許多高新技術(shù)，包含高頻開關(guān)技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)、同步整流技術(shù)、智能化技術(shù)、表面安裝技術(shù)等技術(shù)的開展，開關(guān)電源也在不斷地創(chuàng)新，這為直流開關(guān)電源提供了廣泛的開展空間.為了保護(hù)開關(guān)電源自身和負(fù)載的安全，依據(jù)了直流開關(guān)電源的原理和特色，設(shè)計(jì)了過(guò)熱保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)以及軟啟動(dòng)保護(hù)電路。

1電力技術(shù)概述

電子技術(shù)以功率處理為對(duì)象，以為輸送高功率用電和高品質(zhì)用電為目標(biāo)，經(jīng)過(guò)選用電力半導(dǎo)體器材，并綜合主動(dòng)操控計(jì)算機(jī)技術(shù)和電磁技術(shù)，完成電能的獲取、傳輸、改換和使用。電子技術(shù)包含功率半導(dǎo)體器材與IC技術(shù)、功率改換技術(shù)及操控技術(shù)等幾個(gè)方面。

電子技術(shù)起始于20世紀(jì)50時(shí)代末60時(shí)代初的硅整流器材，其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)代，并促進(jìn)了電子技術(shù)在許多新范疇的運(yùn)用。70時(shí)代后期以門極可關(guān)斷晶閘管，電力雙極型晶體管，電力場(chǎng)效應(yīng)管為代表的全控型器材全速開展，使電子技術(shù)的相貌煥然一新進(jìn)入了新的開展階段。80時(shí)代晚期和90時(shí)代初期開展起來(lái)的、以絕緣柵極雙極型晶體管為代表的復(fù)合型器材集驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，通過(guò)壓降低，載流性能大于一身，功能優(yōu)越使之成為現(xiàn)代電子技術(shù)的主導(dǎo)器材。

2.開關(guān)電源的原理及特色

2.1作業(yè)原理

直流開關(guān)電源由輸入部分、功率轉(zhuǎn)化部分、輸出部分、操控部分組成。功率轉(zhuǎn)化部分是開關(guān)電源的核心，它對(duì)非安穩(wěn)直流進(jìn)行高頻斬波并完成輸出所需要的改換功用。它主要由開關(guān)三極管和高頻變壓器組成。

2.2特色

為了符合用戶的需求，國(guó)內(nèi)外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新式高智能化的元器材，特別是經(jīng)過(guò)改進(jìn)二次整流器材的損耗，并在功率鐵氧體材質(zhì)上加大科技創(chuàng)新，以進(jìn)步在高頻率和較大磁通密度下取得高的磁功能，一起SMT技術(shù)的運(yùn)用使得開關(guān)電源取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在電路板兩面布置元器材，以保證開關(guān)電源的輕、小、薄。因而直流開關(guān)電源的開展趨勢(shì)是高頻、高穩(wěn)定、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。

3.直流開關(guān)電源的保護(hù)

依據(jù)直流開關(guān)電源的特色和實(shí)踐的電氣狀況，為使直流開關(guān)電源在惡劣環(huán)境及突發(fā)故障狀況下安全穩(wěn)定地作業(yè)，本文依據(jù)不同的狀況設(shè)計(jì)了多種保護(hù)電路。

3.1過(guò)電流保護(hù)電路

在直流開關(guān)電源電路中，為了保護(hù)調(diào)整管在電路短路、電流增大時(shí)不被焚毀。其根本辦法是，當(dāng)輸出電流超過(guò)某一值時(shí)，調(diào)整管處于反向偏置狀況，從而截止，主動(dòng)切斷電路電流。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載短路，過(guò)載或許操控電路失效等意外狀況時(shí)，會(huì)引起流過(guò)穩(wěn)壓器中開關(guān)三極管的電流過(guò)大，使管子功耗增大，發(fā)熱，若沒(méi)有過(guò)流保護(hù)設(shè)備，大功率開關(guān)三極管就有或許損壞。故而在開關(guān)穩(wěn)壓器中過(guò)電流保護(hù)是常用的，最經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)潔的辦法是用保險(xiǎn)絲。因?yàn)榫�體管的熱容量小，一般保險(xiǎn)絲一般不能起到保護(hù)效果，常用的是快速熔斷保險(xiǎn)絲，這種辦法具有保護(hù)簡(jiǎn)單的長(zhǎng)處。

3.2過(guò)電壓保護(hù)電路

直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過(guò)電壓保護(hù)包含輸入過(guò)電壓保護(hù)和輸出過(guò)電壓保護(hù)。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所運(yùn)用的未穩(wěn)壓直流電源的電壓如果過(guò)高，將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常作業(yè)，乃至損壞內(nèi)部器材，因而開關(guān)電源中有必要運(yùn)用輸入過(guò)電壓保護(hù)電路。選用集成電路電壓比較器來(lái)檢測(cè)開關(guān)穩(wěn)壓器的輸出電壓，是現(xiàn)在較為常用的辦法，使用比較器的輸出狀況的改動(dòng)跟相應(yīng)的邏輯電路配合，構(gòu)成過(guò)電壓保護(hù)電路，這種電路既靈敏又安穩(wěn)。

3.3軟啟動(dòng)保護(hù)電路

開關(guān)穩(wěn)壓電源的電路比較復(fù)雜，開關(guān)穩(wěn)壓器的輸入端一般接有小電感、大電容的輸入濾波器。在開機(jī)瞬間，濾波電容器會(huì)流過(guò)很大的浪涌電流，這個(gè)浪涌電流可以為正常輸入電流的數(shù)倍。這樣大的浪涌電流會(huì)使一般電源開關(guān)的觸點(diǎn)或繼電器的觸點(diǎn)熔化，并使輸入保險(xiǎn)絲熔斷。別的，浪涌電流也會(huì)損害電容器，使之壽數(shù)縮短，過(guò)早損壞。為此，開機(jī)時(shí)應(yīng)該接入一個(gè)限流電阻，經(jīng)過(guò)這個(gè)限流電阻來(lái)對(duì)電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過(guò)多的功率，以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常作業(yè)，而在開機(jī)暫態(tài)過(guò)程結(jié)束后，用一個(gè)繼電器主動(dòng)短接它，使直流電源直接對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓器供電，這種電路稱之謂直流開關(guān)電源的“軟啟動(dòng)”電路。

3.4過(guò)熱保護(hù)電路

直流開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的高集成化和輕量小體積，使其單位體積內(nèi)的功率密度大大進(jìn)步，因而如果電源設(shè)備內(nèi)部的元器材對(duì)其作業(yè)環(huán)境溫度的要求沒(méi)有相應(yīng)進(jìn)步，必定會(huì)使電路功能變壞，元器材過(guò)早失效。因而在大功率直流開關(guān)電源中應(yīng)該設(shè)過(guò)熱保護(hù)電路。選用溫度繼電器來(lái)檢測(cè)電源設(shè)備內(nèi)部的溫度，當(dāng)電源設(shè)備內(nèi)部發(fā)生過(guò)熱時(shí)，溫度繼電器就動(dòng)作，使整機(jī)告警電路處于告警狀況，完成對(duì)電源的過(guò)熱保護(hù)，亦可將溫度繼電器置于開關(guān)三極管的鄰近，一般大功率管允許的最高管殼溫度是75℃，調(diào)理溫度整定值為60℃。當(dāng)管殼溫度超過(guò)允許值后繼電器就切斷電器，對(duì)開關(guān)管進(jìn)行保護(hù)。

開關(guān)電源的運(yùn)用

開關(guān)電源是應(yīng)用現(xiàn)代電子技術(shù)，操控功率半導(dǎo)體器材注冊(cè)和關(guān)斷的時(shí)間比率，保持安穩(wěn)輸出電壓的一種電源。與線性穩(wěn)壓電源相比，開關(guān)電源具有體積小、功率高、重量輕等一系列長(zhǎng)處，在各種電子設(shè)備中得到廣泛的運(yùn)用。

1開關(guān)電源的分類

依據(jù)分類的準(zhǔn)則不同，開關(guān)電源有很多種分類辦法：

（1）依據(jù)輸入輸出類型，可分為DC/DC改換器和AC/DC改換器。

（2）依據(jù)驅(qū)動(dòng)方式，可分為自勵(lì)式和他勵(lì)式。

（3）依據(jù)操控方式，可分為脈沖寬度調(diào)制式、脈沖頻率調(diào)制式、PWM和PFM混合式。

（4）依據(jù)電路組成，可分為諧振型和非諧振型。

此外還可分為單端正激式和反激式、推挽式、半橋式、全橋式、降壓式、升壓式和升降壓式等等。

2開關(guān)電源的開展趨勢(shì)

高頻、高穩(wěn)定、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化是開關(guān)電源的開展趨勢(shì)。現(xiàn)在市場(chǎng)上的開關(guān)電源中選用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOS-FET制成的500kHz電源，其頻率有待進(jìn)一步進(jìn)步。進(jìn)步開關(guān)頻率，需要有高速開關(guān)元器材。一起為了保證功率，要削減開關(guān)損耗。開關(guān)速度進(jìn)步后，會(huì)受電路中分布電感和電容或二極管中存儲(chǔ)電荷的影響而發(fā)生浪涌或噪聲。為了操控浪涌，針對(duì)不同的狀況，可選用R-C或L-C緩沖器、非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器、諧振式開關(guān)。諧振式開關(guān)在操控浪涌的一起還可將可開關(guān)損耗。

在穩(wěn)定性方面，開關(guān)電源生產(chǎn)商經(jīng)過(guò)降低運(yùn)行電流，降低結(jié)溫等措施以削減器材的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性大大進(jìn)步。若獨(dú)自追求高頻化，必將導(dǎo)致噪聲增大。理論上，選用部分諧振轉(zhuǎn)化電路技術(shù)，可完成高頻化又可降低噪聲。但在這實(shí)用化方面存在著技術(shù)問(wèn)題，因而在此范疇仍須進(jìn)行很多研究作業(yè)。

綜上所述，文中主要討論了直流開關(guān)電源內(nèi)部器材的各種保護(hù)方式，對(duì)一個(gè)給定的直流開關(guān)電源來(lái)說(shuō)，保護(hù)電路是否完善并按預(yù)訂設(shè)置作業(yè)，對(duì)電源設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。因?yàn)殚_關(guān)電源的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)具有多樣性，所以對(duì)具體電源設(shè)備而言，應(yīng)挑選合理的保護(hù)方案和電路結(jié)構(gòu)。在實(shí)踐運(yùn)用中，一般選用幾種保護(hù)方式加以組合的方式構(gòu)成完善的保護(hù)系統(tǒng)，保證直流開關(guān)電源的正常作業(yè)。