中级通信设备环境知识点精讲之保护电路

       下面是由希赛小编整理的中级通信设备环境知识点精讲之保护电路，希望能帮助学友们。具体内容如下：

       保护电路

       高频开关整流器的输入、输出保护功能是必不可少的。其输入端保护±要是针对输入电源电压过高和瞬时尖峰电压对高频开关整流器输入回路及功率开关管的损坏。输出端保护主要是输出电流限制保护，整流器输出端负载的短路或严重过载都会造成整流器输出端和变换器的损坏。

       1.输入瞬态过压保护

       高频开关整流器的输入端产生瞬态过电压的主要原因是电网上的电感性用电设备的开、关，雷雨天气时的雷电感应等都会在电网电压上叠加尖峰电压。这种尖峰电压的幅度可达数千伏，其能量有强有弱，一般雷电引起的尖峰电压的能量较强，可对整流器造成严重的损坏。为了防止瞬间过电压对电源造成的损坏，通常在整流器的输入电路并联金属氧化锌压敏电阻，如图3-19所示。图中Rv为氧化锌压敏电阻，其前面的电路为共模、差模滤波器，当尖峰电压由交流输入口窜入电源经过滤波器后有了一定的衰减，如果衰减后的电压尖峰值仍然大于压敏电阻的压敏电压值，则压敏电阻的阻值急剧下降，把尖峰电压的能量吸收掉，从而使电源输入端得到保护。选择压敏电阻一定要合理选择其连续工作电压值，由于压敏电阻击穿电压值的离散性较大，所以选择其连续工作电压值时一般要高于整流器输入电压上限值的20%左右，而且要按估算最大吸收能量来选择压敏电阻的允许吸收能量。

图3-19输入瞬态过压保护电路

       2.启动冲击电流限制

       高频开关整流器的输入电路实际上就是一个高压整流滤波器。交流输入端的开关合闸供电的瞬间，由于滤波电容器的零电压初始状态，将导致合闸瞬间产生很大的电容充电浪涌电流，此电流峰值的大小与合闸瞬间交流电压的相位及输入滤波回路的内阻有关，如输入滤波电感及回路导线的直流电阻值。当处于正弦波电压峰值时合闸，将会产生数百安培的浪涌电流。滤波电容的容量大小决定了浪涌电流持续时间的长短。由于高频开关整流器输出时间保持能力的需要，一般输入滤波电容的容量在1OOOuF以上，所以合闸浪涌电流持续时间也较长。这样大的浪涌电流对电源的开关触点会造成瞬时拉弧熔化，甚至被焊接使开关操作失效，尤其现在以采用多台整流器模块并联方式工作的电源系统如不采取扃动限流措施，将会对市电电网造成很大的冲击，短时间机房电压严重下跌，使其他用电设备无法正常工作，甚至造成机房交流配电屏跳闸。所以对组成电源系统的每台整流器模块必须采取有效措施，限制其产生合闸浪涌电流。

       最常用的限制合闸浪涌电流的方法是在滤波电容充电回路中短时间串联限流电阻的方法。即在合闸时先接入限流电阻，将合闸浪涌电流限制在设定范围内，待输电容充满电后，再将该电阻短接。

       3.输出电压软启动

       输出电压软启动主要是指高频开关整流器在启动时，其输出电压在一定时间内应有一个缓慢上升的过程，直到稳定输出电压的建立。高频开关整流器之所以要求具有这样的启动过程，主要是因为其输出滤波电容较大，一般为几千微法。而且整流器的负载输入端也有较大的输入滤波电容，如果整流器输出电压突然建立到额定值，将会在短时间内形成很大的电容充电电流。这样大的充电电流无论对整流二极管或DC/DC变换器的功率开关管都会造成严重的过流冲击，这样的过流冲击往往会使过流保护及短路保护电路动作，影响电源的正常启动。

       高频开关电源输出电压软启动的控制过程与上述的启动冲击电流限制控制的原理不同，其基本原理是通过控制功率变换电路的输出来实现输出电压的软启动。就是在电源启动时，使功率幵关管的驱动脉冲宽度从零开始缓慢地展宽到额定输出电压所对应的宽度来实现。通常使用的软启动功能是利用控制电路中的电容器充电特性(电容充电电压逐渐上升特性)来实现的。图3-20所示的软启动电路就是利用电容C的充电特性来实现软启动的，当此电路接通供电时，虽然参考电压立即建立，但由于误差放大器同相输入端接有电容C,所以同相输入端电压从零开始随着电容C两端电压逐渐升高，经过误差放大器及电压比较器后使PWM驱动脉冲宽度由零开始缓慢展宽，与此同时，输出电压及取样电压同步缓慢上升，一直到电容C两端的电压被充到由分压电阻R1、R2所决定的电压值为止，此时的输出电压就是电源的额定输出电压。当电源关机停止工作时，电容C.通过电阻沁放电，这样童新启动时仍具有软启动功能。

       这里要说明的是上述软启动电路只是对开关电源的输出端而言。另外还有输入端合闸浪涌电流抑制电路，这两部分电路对高频开关整流器整机软启动来说是缺一不可的。这两部分软启动电路的工作顺序应考虑到合理的配合，也就是当输入滤波电容充电结束、限流电阻被旁路后，上述的输出电压软启动电路才开始工作，输出电压由零开始逐渐达到额定值，这样才能实现电源整机的软启动。

       4.输出过流保护

       稳压电源正常工作时，其供给负载的输出电流在额定值之内时应确保电源正常工作。当负载功率过大或由于故障发生严重过流甚至短路时，将会造成电源输出电流无法控制地增大，使电源过载损坏。所以电源必须具有限流保护功能，以保护电源输出过流时不会损坏。电源的限流保护形式一般分为切断式过流保护和限流式过流保护，针对不同工作方式的电源采取不同的保护方式。

       关于切断式过流保护。对于串联线性稳压电源，由于电压调整管串联在电源输入与输出之间，当输出电流超出额定值时，电压调整管的功耗也将超过额定功耗呈线性增长，尤其是输出端短路时，电压调整管所承受的功耗是输入电压与短路电流的乘积，此时电压调整管的功耗是额定功耗的几倍或十几倍，对这种串联线性稳压电源必须采取切断式保护，即过流检测电路将检测到的过流信号电压经过比较放大后关闭电压调整管控制电路，关断电源输出~般不能自动恢复工作，必须改变状态保持元件或电路的状态，即必须重新启动电源才能恢复正常输出，或使控制电路手动复位。

       关于限流式过流保护。与切断式过流保护不同在于，限流式过流保护不是使整个控制电路失效，而是通过控制输出电压随负载变化，使输出电流不超过限定值。对于通信应用中的高频开关整流器来说。其输出端的负栽大多数是蓄电池和交换设备，蓄电k要求在恒流限压方式下进行充电，而交换设备基本上是恒功率输入方式(即输入电流与输入电压成反比)。由于这种负栽的特殊性，所以要求高频开关整流器在输出过流时，必须能以限流方式工作，即输出电流超过额定值时，PU流保护电路的输出电压将PWM控制器的输出脉冲宽度限制在一定宽度之间?以保证整流器的输出电压与负载电阻之比等于输出额定电流值。

       能实现上述限流保护功能的电路形式很多，但其限流保护原理基本相同，即都是通过电流取样转换为对应的电压值，与额定电流流过取样电阻所产生的电压值相比较，当电流取样电压大于额定电流所产生的电压值时，限流保护电路的输出电压将限制DC/DC变换器功率开关管的PWM驱动脉冲宽度，使输出电压随着负载电阻的减小而降低，从而使输出电流被限制在预先设定的限流值上。对一些可靠性要求较高的大功率高频开关整流器一般都徭设贾双重限流保护功能。

       限流式保护还可以用来抑制稳压电源启动时的输出浪涌电流，同时，也是开关电源实现并联运行，组成yv+1直流供电系统的条件要求之一。

       关于限流一切断式保护。限流--切断式保护电路分两阶段进行，当负载电流达到某设定值时，保护电路动作，输出电压下降，负载电流被限制：如果负载电流继续增大至第一个设定值或输出电压下降到某设定值时，保护电路进一步动作，将电源切断。这是上述两种保护方式的结合。

       5.输出过压保护

       输出过电压保护对开关型稳压电源是至关重要的，这完全是由于负载的需要。

       对于常规稳压电源。特别是串联开关稳压电源，一旦串联功率幵关管穿通时，全部输入电压立即施加到输出，引起输出过电压。因此过电压保护电路必须在其达到输出电压的危险值以前，迅速将电源切断。显然，对于上述的过电保护方式不能采取截止功率开关管的方法，而必须切断输入电压。为了获得快的保护速度。通常采用晶闸筲等构成无触点继电保护电路，一旦过压，触发晶闸管导通。将输入电压短路。同时，浪涌电流也会将串在输入冋路内的保险丝熔断。

       对于PWM型开关稳压电源，在高压开关管损坏时，不论足穿通还是断开，输出电压将会下降到零，而不会有过电压输出?只有在控制电路发生故阵时，才有可能会产生输出过电压，但可以采用截止高压开关管的办法来切断电源输出，这样的保护电路实现也比较容易。

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