开关电源保护电路实用设计方案

本文通过对单结晶体管与晶闸管组合构成的电压保护电路构成的电压保护电路工作原理的分析，提出一种利用LM339电压比较器来完成开关电源的过、欠压及过热保护电路，使得保护电路更加简单，成本大大降低。

　　1 、引言

　　随着科学技术的发展，电力电子设备与们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此开关电源开始发挥着越来越重要的作用。同时随着许多高新技术的发展，开关电源技术在不断地创新。开关电源的设计要以安全性、可靠性为首要原则，在各种指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在突发故障情况下安全可靠地工作，需要加入各种保护电路，保护开关电源本身不致因过、欠压而损坏，保护电路是否可靠，与开关电源的安全运行至关重要。

　　2 、单结晶体管和晶闸管过、欠压保护

　　单结晶体管和晶闸管过、欠压保护电路是在开关电源的输入端并联一晶闸管，当开关电源的电压某种原因产生过、欠压时，通过检测放大电路对晶闸管提供信号，使得晶闸管导通而使断路器跳闸，达到保护的目的。此保护电路适用于小功率场合的电源，而且当输入电压欠压时，由于电容C上的电压不能突变，其上仍有欠压时的充电电压，还会保持导通，且含有体积大， 响应时间长， 价格贵的大功率继电器或断路器。

　　3、基于LM339 比较器的过压、欠压和过热综合保护

　　除了电子元器件自身特性之外，温度也是影响开关电源可靠性的重要因素之一。电源设备可靠性设计技术统计资料表明，电子元器件温度每升高2℃，可靠性下降10%;温升50℃时的寿命只有温升25℃时的1/6。为了避免开关电源的元器件因过热造成损坏，在开关电源中设置过热保护电路也是必要的。

　　图1 过压、欠压、过热保护电路。

　　图1电路是利用一个四比较器LM339与几个分立电子元器件构成的过压、欠压、过热保护电路。

　　工作原理：输入电压可以由交流电源整流滤波后取得，它表明的是输入开关电源电压的变化。调整Rp2可以调节过压、欠压动作的电压阈值。N1欠为压比较器，当输入电平（Vc《Va）时，比较器输出低电平封锁驱动信号。N2为过压比较器，当输入高电平（Vc》Vb）时，比较器输出的也是低电平，因而驱动信号也被封锁。当对比的信号电压Vc位于门限电压之间（Va《Vc《Vb）时，输出高电平，开关电源正常工作。

　　窗口电压：

　　ΔV=Vb-Va

　　此电压是用来判断输入信号电压是否位于设定的动作电压阈值之间。器件R5，C 、D组成延时电路，防止在通电瞬间，冲击电压过高，开关电源还未工作，而造成而过压误保护，致使开关电源无法启动。N3为过热比较器，N3的反相输入加一个固定的参考电压，它的阻值取决于R3。同相端的电压就等于Rt的电压降（Rt为负温度系数的热敏电阻），Rt与R7串联构成分压器，适当选取R7的阻值，使N3在可靠的温度阈值动作。当温度高于温度阈值时，Rt阻值下降，N3的“+”端电压小于“-”端电压，N3反转，输出为低电平。比较器输出低电平封锁驱动信号；N4用于外部故障应急关机，当其正向端输入低电平时，比较器输出低电平封锁驱动信号。由于四个比较器的输出端是并联的，无论是过压、欠压还是过热任何一种故障发生，比较器输出低电平，封锁信号输出，使电源停止工作，实现开关电源的保护。