在現(xiàn)代電子設(shè)備中，開關(guān)電源作為能量轉(zhuǎn)換的核心部件，其穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。為了確保開關(guān)電源在各種工況下都能安全運(yùn)行，過壓保護(hù)（OVP）和欠壓保護(hù)（UVP）電路成為了不可或缺的重要組成部分。本文將詳細(xì)介紹這兩種保護(hù)電路的工作原理及實(shí)現(xiàn)方式，以期為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供參考。

一、過壓保護(hù)（OVP）電路

過壓保護(hù)電路的主要功能是防止開關(guān)電源的輸出電壓超過預(yù)設(shè)的安全范圍，從而保護(hù)負(fù)載設(shè)備免受損壞。在開關(guān)電源中，過壓情況可能由多種因素引起，如電源內(nèi)部反饋環(huán)路故障、外部干擾或負(fù)載突變等。因此，設(shè)計(jì)一種可靠且響應(yīng)迅速的過壓保護(hù)電路至關(guān)重要。

一種常見的過壓保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)方式是基于TL431等基準(zhǔn)電壓源器件。該電路通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸出電壓，并將其與預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。當(dāng)輸出電壓超過基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器輸出高電平信號(hào)，觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。該機(jī)制可能包括調(diào)整開關(guān)電源的占空比以降低輸出電壓，或在極端情況下直接切斷輸出。

具體工作原理如下：當(dāng)輸出電壓升高至超過預(yù)設(shè)值時(shí)，TL431的陰極電壓也隨之升高，導(dǎo)致其內(nèi)部參考電壓源輸出的基準(zhǔn)電壓與陰極電壓之間的差值增大。這一差值被放大后，控制開關(guān)管的占空比減小，從而降低輸出電壓。如果電壓繼續(xù)升高，保護(hù)電路可能觸發(fā)切斷輸出的動(dòng)作，以確保負(fù)載設(shè)備的安全。

此外，還有一種自鎖型過壓保護(hù)電路，它能夠在輸出電壓達(dá)到保護(hù)點(diǎn)時(shí)自動(dòng)鎖定輸出，直到故障被排除并重啟電源后才恢復(fù)正常供電。這種電路通過檢測(cè)輸出電壓并與預(yù)設(shè)的保護(hù)值進(jìn)行比較，當(dāng)電壓超過保護(hù)值時(shí)，通過控制邏輯電路鎖定開關(guān)電源的輸出。

二、欠壓保護(hù)（UVP）電路

欠壓保護(hù)電路的主要功能是防止開關(guān)電源在輸入電壓或輸出電壓過低的情況下繼續(xù)工作，從而避免設(shè)備因供電不足而損壞或性能下降。在電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大或電池供電的設(shè)備中，欠壓保護(hù)尤為重要。

一種常見的欠壓保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)方式是基于比較器和參考電壓源。該電路通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)輸入電壓或輸出電壓，并將其與預(yù)設(shè)的欠壓保護(hù)閾值進(jìn)行比較。當(dāng)電壓低于閾值時(shí)，比較器輸出低電平信號(hào)，觸發(fā)保護(hù)機(jī)制。該機(jī)制可能包括關(guān)閉開關(guān)電源的輸出或發(fā)出警報(bào)信號(hào)，以提醒用戶及時(shí)處理。

具體工作原理如下：當(dāng)輸入電壓或輸出電壓降低至低于預(yù)設(shè)的欠壓保護(hù)閾值時(shí)，比較器的輸入電壓也隨之降低。當(dāng)輸入電壓低于參考電壓時(shí)，比較器輸出低電平信號(hào)，該信號(hào)被送至控制邏輯電路?？刂七壿嬰娐犯鶕?jù)該信號(hào)判斷是否需要關(guān)閉開關(guān)電源的輸出或發(fā)出警報(bào)信號(hào)。如果需要關(guān)閉輸出，控制邏輯電路將控制開關(guān)管關(guān)斷，從而切斷電源輸出。

此外，還有一種基于熱敏電阻的欠壓保護(hù)電路，它利用熱敏電阻對(duì)溫度的敏感性來監(jiān)測(cè)電源電壓的變化。當(dāng)電源電壓過低時(shí)，熱敏電阻的阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致電路中的電流或電壓發(fā)生變化。這一變化被檢測(cè)后，觸發(fā)保護(hù)機(jī)制以關(guān)閉輸出或發(fā)出警報(bào)。

三、綜合應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

在實(shí)際應(yīng)用中，過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)電路通常被集成在開關(guān)電源的控制電路中，形成一個(gè)完整的保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電源電壓和輸出電壓，并根據(jù)預(yù)設(shè)的保護(hù)閾值進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。這種綜合應(yīng)用不僅提高了開關(guān)電源的可靠性和穩(wěn)定性，還降低了因電壓異常而導(dǎo)致的設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

此外，隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)電路的性能也在不斷提升。例如，采用高精度、高速度的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和微控制器（MCU）可以實(shí)現(xiàn)更精確、更快速的電壓監(jiān)測(cè)和保護(hù)動(dòng)作。同時(shí)，新型功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用也使得保護(hù)電路的體積更小、效率更高。

綜上所述，過壓保護(hù)和欠壓保護(hù)電路在開關(guān)電源中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過合理設(shè)計(jì)和應(yīng)用這些保護(hù)電路，可以確保開關(guān)電源在各種工況下都能安全運(yùn)行，為現(xiàn)代電子設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供有力保障。