《電子技術(shù)應(yīng)用》
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LED開關(guān)電源常見保護(hù)電路設(shè)計(jì)參考
摘要: 本文介紹LED開關(guān)電源的幾種常見保護(hù)電路,過電流保護(hù)電路,過電壓保護(hù)電路,軟啟動(dòng)保護(hù)電路,過熱保護(hù)電路。
Abstract:
Key words :

  一款好的LED開關(guān)電源除了需要穩(wěn)定、高效、可靠外,電路的各種保護(hù)措施也必須精心設(shè)計(jì),以避免在復(fù)雜環(huán)境條件下能夠迅速的對電源電路和負(fù)載進(jìn)行有效保護(hù),本文介紹LED開關(guān)電源的幾種常見保護(hù)電路

  1、過電流保護(hù)電路

   在直流LED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)不被燒毀。其基本方法是,當(dāng)輸出電流超過某一值時(shí),調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài),從而截止,自動(dòng)切斷電路電流。如圖1所示,過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時(shí),通過R4與R5的壓作用,使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高,發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路),對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時(shí),輸出電壓為零,BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地,則BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路),從而使調(diào)整管BG1 基極和發(fā)射極近于短路,而處于截止?fàn)顟B(tài),切斷電路電流,從而達(dá)到保護(hù)目的。

LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路

  圖2:LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路

  2、過電壓保護(hù)電路

  直流LED開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源(諸如蓄電池和整流器)的電壓如果過高,將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此LED開關(guān)電源中有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。圖3為用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路,在該電路中,當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時(shí),穩(wěn)壓管擊穿,有電流流過電阻R,使晶體管T導(dǎo)通,繼電器動(dòng)作,常閉接點(diǎn)斷開,切斷輸入。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。

LED開關(guān)電源過壓保護(hù)電路

圖3:LED開關(guān)電源輸入過電壓保護(hù)電路

  一款好的LED開關(guān)電源除了需要穩(wěn)定、高效、可靠外,電路的各種保護(hù)措施也必須精心設(shè)計(jì),以避免在復(fù)雜環(huán)境條件下能夠迅速的對電源電路和負(fù)載進(jìn)行有效保護(hù),本文介紹LED開關(guān)電源的幾種常見保護(hù)電路。

  1、過電流保護(hù)電路

   在直流LED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)不被燒毀。其基本方法是,當(dāng)輸出電流超過某一值時(shí),調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài),從而截止,自動(dòng)切斷電路電流。如圖1所示,過電流保護(hù)電路由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時(shí),通過R4與R5的壓作用,使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高,發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止?fàn)顟B(tài)(相當(dāng)于開路),對穩(wěn)壓電路沒有影響。當(dāng)電路短路時(shí),輸出電壓為零,BG2 的發(fā)射極相當(dāng)于接地,則BG2 處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)(相當(dāng)于短路),從而使調(diào)整管BG1 基極和發(fā)射極近于短路,而處于截止?fàn)顟B(tài),切斷電路電流,從而達(dá)到保護(hù)目的。

LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路

  圖2:LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路

  2、過電壓保護(hù)電路

  直流LED開關(guān)電源中開關(guān)穩(wěn)壓器的過電壓保護(hù)包括輸入過電壓保護(hù)和輸出過電壓保護(hù)。如果開關(guān)穩(wěn)壓器所使用的未穩(wěn)壓直流電源(諸如蓄電池和整流器)的電壓如果過高,將導(dǎo)致開關(guān)穩(wěn)壓器不能正常工作,甚至損壞內(nèi)部器件,因此LED開關(guān)電源中有必要使用輸入過電壓保護(hù)電路。圖3為用晶體管和繼電器所組成的保護(hù)電路,在該電路中,當(dāng)輸入直流電源的電壓高于穩(wěn)壓二極管的擊穿電壓值時(shí),穩(wěn)壓管擊穿,有電流流過電阻R,使晶體管T導(dǎo)通,繼電器動(dòng)作,常閉接點(diǎn)斷開,切斷輸入。輸入電源的極性保護(hù)電路可以跟輸入過電壓保護(hù)結(jié)合在一起,構(gòu)成極性保護(hù)鑒別與過電壓保護(hù)電路。

LED開關(guān)電源過壓保護(hù)電路

圖3:LED開關(guān)電源輸入過電壓保護(hù)電路

  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)使普通電源開關(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。另外,浪涌電流也會(huì)損害電容器,使之壽命縮短,過早損壞。為此,開機(jī)時(shí)應(yīng)該接入一個(gè)限流電阻,通過這個(gè)限流電阻來對電容器充電。為了不使該限流電阻消耗過多的功率,以致影響開關(guān)穩(wěn)壓器的正常工作,而在開機(jī)暫態(tài)過程結(jié)束后,用一個(gè)繼電器自動(dòng)短接它,使直流電源直接對開關(guān)穩(wěn)壓器供電,這種電路稱之謂直流LED開關(guān)電源的“軟啟動(dòng)”電路 。

如圖4(a)所示,在電源接通瞬間,輸入電壓經(jīng)整流橋(D1~D4)和限流電阻R1對電容器C充電,限制浪涌電流。當(dāng)電容器C充電到約80%額定電壓時(shí),逆變器正常工作。經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號(hào),使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R1,LED開關(guān)電源處于正常運(yùn)行狀態(tài)。為了提高延遲時(shí)間的準(zhǔn)確性及防止繼電器動(dòng)作抖動(dòng)振蕩,延遲電路可采用圖4(b)所示電路替代RC延遲電路。

LED開關(guān)電源軟啟動(dòng)保護(hù)電路

圖4:LED開關(guān)電源軟啟動(dòng)保護(hù)電路

  4、過熱保護(hù)電路

  直流LED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)的功率密度大大提高,因此如果電源裝置內(nèi)部的元器件對其工作環(huán)境溫度的要求沒有相應(yīng)提高,必然會(huì)使電路性能變壞,元器件過早失效。因此在大功率直流LED開關(guān)電源中應(yīng)該設(shè)過熱保護(hù)電路。

  本文采用溫度繼電器來檢測電源裝置內(nèi)部的溫度,當(dāng)電源裝置內(nèi)部產(chǎn)生過熱時(shí),溫度繼電器就動(dòng)作,使整機(jī)告警電路處于告警狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對電源的過熱保護(hù)。如圖5(a)所示,在保護(hù)電路中將P型控制柵熱晶閘管放置在功率開關(guān)三極管附近,根據(jù)TT102的特性(由Rr值確定該器件的導(dǎo)通溫度,Rr越大,導(dǎo)通溫度越低),當(dāng)功率管的管殼溫度或者裝置內(nèi)部的溫度超過允許值時(shí),熱晶閘管就導(dǎo)通,使發(fā)光二極管發(fā)亮告警。倘若配合光電耦合器,就可使整機(jī)告警電路動(dòng)作,保護(hù)LED開關(guān)電源。該電路還可以設(shè)計(jì)成如圖5(b)所示,用作功率晶體管的過熱保護(hù),晶體開關(guān)管的基極電流被N型控制柵熱晶閘管TT201旁路,開關(guān)管截止,切斷集電極電流,防止過熱。

LED開關(guān)電源輸入過電流保護(hù)電路

圖5:LED開關(guān)電源過熱保護(hù)電路

  作者:深圳市晶德電子科技

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