1.防浪涌軟啟動電路
開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路,在進線電源合閘瞬間,由于電容器上的初始電壓為零,電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流,特別是大功率開關電源,采用容量較大的濾波電容器,使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流,重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞,整流橋過流損壞;輕者也會使空氣開關合不上閘。上述現(xiàn)象均會造成開關電源無法正常工作,為此幾乎所有的開關電源都設置了防止流涌電流的軟啟動電路,以保證電源正常而可靠運行。

圖1 采用晶閘管V和限流電阻R1組成的防浪涌電流電路
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。當電容器C充電到約80%額定電壓時,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,使晶閘管導通并短路限流電阻R1,開關電源處于正常運行狀態(tài)。
2、過壓、欠壓及過熱保護電路
進線電源過壓及欠壓對開關電源造成的危害,主要表現(xiàn)在器件因承受的電壓及電流應力超出正常使用的范圍而損壞,同時因電氣性能指標被破壞而不能滿足要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制,為此采用過壓、欠壓保護以提高電源的可靠性和安全性。溫度是影響電源設備可靠性的最重要因素。根據(jù)有關資料分析表明,電子元器件溫度每升高2℃,可靠性下降10%,溫升50℃時的工作壽命只有溫升25℃時的1/6,為了避免功率器件過熱造成損壞,在開關電源中亦需要設置過熱保護電路。

圖2過壓、欠壓、過熱保護電路
圖2是僅用一個4比較器LM339及幾個分立元器件構(gòu)成的過壓、欠壓、過熱保護電路。取樣電壓可以直接從輔助控制電源整流濾波后取得,它反映輸入電源電壓的變化,比較器共用一個基準電壓,N1.1為欠壓比較器,N1.2為過壓比較器,調(diào)整R1可以調(diào)節(jié)過、欠壓的動作閾值。N1.3為過熱比較器,RT為負溫度系數(shù)的熱敏電阻,它與R7構(gòu)成分壓器,緊貼于功率開關器件IGBT的表面,溫度升高時,RT阻值下降,適當選取R7的阻值,使N1.3在設定的溫度閾值動作。N1.4用于外部故障應急關機,當其正向端輸入低電平時,比較器輸出低電平封鎖PWM驅(qū)動信號。由于4個比較器的輸出端是并聯(lián)的,無論是過壓、欠壓、過熱任何一種故障發(fā)生,比較器輸出低電平,封鎖驅(qū)動信號使電源停止工作,實現(xiàn)保護。如將電路稍加變動,亦可使比較器輸出高電平封鎖驅(qū)動信號。
3、缺相保護電路
由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線不可靠,開關電源有時會出現(xiàn)缺相運行的情況,且掉相運行不易被及時發(fā)現(xiàn)。當電源處于缺相運行時,整流橋某一臂無電流,而其它臂會嚴重過流造成損壞,同時使逆變器工作出現(xiàn)異常,因此必須對缺相進行保護。檢測電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測電路。由于電流互感器檢測成本高、體積大,故開關電源中一般采用電子缺相保護電路。圖3是一個簡單的電子缺相保護電路。三相平衡時,R1~R3結(jié)點H電位很低,光耦合輸出近似為零電平。當缺相時,H點電位抬高,光耦輸出高電平,經(jīng)比較器進行比較,輸出低電平,封鎖驅(qū)動信號。比較器的基準可調(diào),以便調(diào)節(jié)缺相動作閾值。該缺相保護適用于三相四線制,而不適用于三相三線制。電路稍加變動,亦可用高電平封鎖PWM信號。

圖3 三相四線制的缺相保護電路
圖4是一種用于三相三線制電源缺相保護電路,A、B、C缺任何一相,光耦器輸出電平低于比較器的反相輸入端的基準電壓,比較器輸出低電平,封鎖PWM驅(qū)動信號,關閉電源。比較器輸入極性稍加變動,亦可用高電平封鎖PWM信號。這種缺相保護電路采用光耦隔離強電,安全可靠,RP1、RP2用于調(diào)節(jié)缺相保護動作閾值。

圖4 三相三線制的缺相保護電路