有自恢复功能的过流保护电路设计与制作

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自恢复闸流保护的低功耗本安电路设计

自恢复闸流保护的低功耗本安电路设计李享元; 谢水清; 朱学慧【期刊名称】《《仪表技术与传感器》》【年(卷),期】2019(000)010【总页数】4页(P108-111)【关键词】本安电源; 闸流; 霍尔电流传感器; 保护电路【作者】李享元; 谢水清; 朱学慧【作者单位】中南民族大学电子信息工程学院湖北武汉 430074; 中南民族大学实验教学与实验室管理中心湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TH7630 引言随着微电子技术和智能仪器仪表的发展，煤矿井下作业环境中使用智能检测仪器和设备越来越广泛[1-5]，各种便携式安全检测仪表得到广泛使用，特别矿用本安的仪器在矿井中的安全监测和设备得到广泛使用[6-9]。

煤矿井下存在瓦斯和一氧化碳等爆炸性气体，使用的仪表和设备都要求到达本安技术标准[1]，即国标GB3836.1和GB3836.4这两个标准[10-11]。

这就要求矿用本安型的仪器在设计时一定要考虑工作电压、电流以及功率等情况，作好充分的保护工作[12-14]，以防止过压或过流以及保护不及时而引爆瓦斯气体和煤粉尘[15]。

在新型矿用仪器中，采用了霍尔电流检测和功率场效应管的闸流保护技术，设计了新型的本安保护电路[16]，利用单稳延时电路，调节在过流保护后的自恢复时间，并可设置闸流阈值以适用不同负载。

应用该本安保护电路设计的仪器通过了防爆检测和煤矿安全标志认证。

1 基于闸流保护的本安电路设计便携式矿用仪器选用镍氢电池来给本安电源供电。

根据国家金属氢化物镍电池的可靠性测试标准GB/T18288—2000，选用的镍氢电池需要生产厂家委托具有法定检测资质的机构进行以下几个方面的测试，并出具相应的测试报告：放电性能测试、快速充电性能测试、环境适应性测试、荷电保持能力、安全保护性能、循环寿命和储存测试。

在本安型电路设计中，如何精确地检测超限电流是一个重要的环节。

一种方式是电源回路里面传入限流电阻，在输出端短路时的电流小于额定的安全电流方式[13]，这种方式功耗大，体积大，工作时发热严重，电源输出功率效率低下。

DW01 中文技术资料

DW01A (文件编号：S&CIC0822)锂电池保护电路一、描述DW01A是一个锂电池保护电路，为避免锂电池因过充电、过放电、电流过大导致电池寿命缩短或电池被损坏而设计的。

它具有高精确度的电压检测与时间延迟电路。

二、主要特点工作电流低；过充检测4.3V，过充释放4.1V；过放检测2.4V，过放释放3.0V；过流检测0.15V，短路电流检测1.0V；充电器检测；过电流保护复位电阻；带自恢复功能工作电压范围广；小封装。

三、应用单一锂电池保护电路。

DW01A (文件编号：S&CIC0822)锂电池保护电路五、极限参数六、电气特性参数（除非特别指定，Tamb=25℃）过充电状态当从正常状态进入充电状态时，可以通过VDD检测到电池电压。

当电池电压进入到这充电状态时，VDD 电压大于VOC P，迟延时间超过TOC，M2关闭。

释放过充电状态进入过充电状态后，要解除过充电状态，进入正常状态，有两种方法。

●如果电池自我放电，并且VDD<VOCR，M2开启，返回到正常状态。

●在移去充电器，连接负载后，如果VDD<VOCP，M2开启，返回到正常模式。

过放电检测当由正常状态进入放电状态时，可以通过VDD检测到电池电压。

当电池电压进入过放电状态时，VDD电压小于VOD P，迟延时间超过TOD，则M1关闭。

释放过放电模式如果在过放电模式有一个充电器连接电池，电压将变为VCSI<VC HA和VDD>VODR，M1开启并返回到常模式；或者当负载悬空，VDD电压恢复到VDD>VODR，M1开启并返回到正常模式（自恢复功能）。

充电检测当一个充电器连接电池，电压将变为VCSI<VCHA，这样IC检测到充电器已接入。

过电流/短路电流检测在正常模式下，当放电电流太大时，由CSI管脚检测到电压大于VOIX（V OI1或V OI2），并且迟延大于TOIX（T OI1或T OI2），则代表过电流（短路）状态。

一种运放输出的过电流保护电路

一种运放输出的过电流保护电路
过电流保护电路是一种常用的电路保护装置，用于保护电路免受过电流损害。

对于运放输出的过电流保护电路，可以采用如下设计：1. 使用一个电流传感器，如电流互感器或电流传感电阻，将运放输出的电流引入到保护电路中。

2. 在电流传感器的输出端接入一个比较器电路。

比较器电路可以是一个运算放大器加上一个参考电压，或者是一个专门的比较器芯片。

3. 设置一个合适的比较器阈值，当运放输出的电流超过该阈值时，比较器电路会产生一个高电平信号。

4. 将比较器电路的输出信号连接到一个触发电路，该触发电路可以是一个继电器或一个晶体管开关电路。

5. 当触发电路接收到比较器电路的高电平信号时，会立即切断运放输出电路的电源供应或者将输出电路短路，以达到过电流保护的目的。

需要注意的是，具体的过电流保护电路设计需要根据实际应用情况和要求进行调整和优化。

完整的电路保护-过流过压保护

针对通信类产品,Teccor提供了SIDACtor@ (固体过压保护器件).
通用应用 ---接口电路
1、高速接口电路（USB2.0、IEEE1394、RF 电路、Gigabit以太网、DVI）
C、TVS Diodes/Silicon Avalance Diodes（SADs）
• 4、气体放电管（GDTs）
• 5、工业&轴向压敏电阻
A、Radial Leaded MOVs（UltraMOVTM，C-III，LA，ZA，RA and TMOVTM Varistors）
B、轴向引脚的压敏电阻（MA Series MOVs）
应用电路
• AC / DC DC / DC 转换电路 • 全波 / 半波整流电路 / 逆变电路
推荐产品
• 可控硅（SCR） • 压敏电阻（MOV） • TVS / ULTraMOV
雷电的防护
---电力系统器件应用比较
• 气体放电管能承受数百微秒内数千安培瞬态雷电电流的冲击。
缺点是对雷电过电压的波头无法进行有效的保护。
C、工业级的压敏电阻（CA，NA，PA，HA，HB34，DA and DB Series varistors ）
Teccor产品应用领域
➢1、个人电子消费产品 ➢2、电源产品 ➢3、通信设备 ➢4、汽车电子 ➢5、其它工业设备
电源产品
A、交流电源
B、不间断电源（UPS）
C、电能表
D、交流电器控制板
用户端设备 1、传真机 2、 xDSL / Modem 3、公用电话 / 无绳电话 / 手机 / VoIP 4、T1 / E1 /J1 5、ISDN 设备 6、用户线路板（SLIC）
局端设备 1、公共分组交换机（PBX） 2、Internet 网关 3、交换机 / 路由器 / 中继器(HUB)

过流保护电路设计

过流保护电路如上图所示;此电路是过流保护电路,其中100kΩ电阻用来限流,通过比较器LM311对电流互感器采样转化的电压进行比较,LM311的3脚接一10k Ω电位器来调比较基准电压,输出后接一100Ω的电阻限流它与后面的220μF的电容形成保护时间控制;当电流过流时比较器输出是高电平产生保护,使SPWM不输出,控制场效应管关闭,等故障消除,比较器输出低电平,逆变器又自动恢复工作;1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的...2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定...3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平...4.第四部分是一个驱动继电器的电路...这个电路和一般所不同的是...这个是一个自锁电路... 一段保护信号过来后...这个电路就会一直工作...直到断掉电源再开机...这个自锁电路结构和单向可控硅差不多.1 采用电流传感器进行电流检测过流检测传感器的工作原理如图1所示;通过变流器所获得的变流器次级电流经I／V转换成电压,该电压直流化后,由电压比较器与设定值相比较,若直流电压大于设定值,则发出辨别信号;但是这种检测传感器一般多用于监视感应电源的负载电流,为此需采取如下措施;由于感应电源启动时,启动电流为额定值的数倍,与启动结束时的电流相比大得多,所以在单纯监视电流电瓶的情况下,感应电源启动时应得到必要的输出信号,必须用定时器设定禁止时间,使感应电源启动结束前不输出不必要的信号,定时结束后,转入预定的监视状态;2 启动浪涌电流限制电路开关电源在加电时,会产生较高的浪涌电流,因此必须在电源的输入端安装防止浪涌电流的软启动装置,才能有效地将浪涌电流减小到允许的范围内;浪涌电流主要是由滤波电容充电引起,在开关管开始导通的瞬间,电容对交流呈现出较低的阻抗;如果不采取任何保护措施,浪涌电流可接近数百A; 开关电源的输入一般采用电容整流滤波电路如图2所示,滤波电容C可选用低频或高频电容器,若用低频电容器则需并联同容量高频电容器来承担充放电电流; 图中在整流和滤波之间串入的限流电阻Rsc是为了防止浪涌电流的冲击;合闸时Rsc 限制了电容C的充电电流,经过一段时间,C上的电压达到预置值或电容 C1上电压达到继电器T动作电压时,Rsc被短路完成了启动;同时还可以采用可控硅等电路来短接Rsc;当合闸时,由于可控硅截止,通过Rsc对电容C进行充电,经一段时间后,触发可控硅导通,从而短接了限流电阻Rsc;3 采用基极驱动电路的限流电路在一般情况下,利用基极驱动电路将电源的控制电路和开关晶体管隔离开;控制电路与输出电路共地,限流电路可以直接与输出电路连接,工作原理如图3所示,当输出过载或者短路时,V1导通,R3两端电压增大,并与比较器反相端的基准电压比较;控制PWM信号通断;4 通过检测IGBT的Vce 当电源输出过载或者短路时,IGBT的Vce值则变大,根据此原理可以对电路采取保护措施;对此通常使用专用的驱动器EXB841,其内部电路能够很好地完成降栅以及软关断,并具有内部延迟功能,可以消除干扰产生的误动作;其工作原理如图4所示,含有IGBT过流信息的Vce不直接发送到EXB841 的集电极电压监视脚6,而是经快速恢复二极管VD1,通过比较器IC1输出接到EXB841的脚6,从而消除正向压降随电流不同而异的情况,采用阈值比较器,提高电流检测的准确性;假如发生了过流,驱动器：EXB841的低速切断电路会缓慢关断IGBT,从而避免集电极电流尖峰脉冲损坏IGBT器件;为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载,致使调整管流过很大的电流,使之损坏;故需有快速保护措施; 过流保护电路有限流型和截流型两种;限流型：当调整管的电流超过额定值时,对调整管的基极电流进行分流,使发射极电流不至于过大;图4-2为其简要电路图;图中R为一小电阻,用于检测负载电流;当IL不超过额定值时,T1、截止；当IL超过额定值时,T'1导通,其集电极从T1的基极分流;从而实现对T1管的保护截流型:过流时使调整管截止或接近截止;应用于大功率电源电路中;图4-3为其电路图;输出电流在额定值内时：三极管T2截止,这时,电压负反馈保证电路正常工作;输出电流超出额定值时：UB电压上升,三极管T2导通,使UO迅速下降,由于R1、R2>>RO,故UB的下降速度慢于UO,使UO迅速下降到0,实现了截流作用;过电流保护有多种形式,如图1所示,可分为额定电流下垂型,即フ字型；恒流型；恒功率型,多数为电流下垂型;过电流的设定值通常为额定电流的110％～130％;一般为自动恢复型; 图1①②③中表示电流下垂型,表示恒流型,表示恒功率型;用于变压器初级直接驱动电路中的限流电路在变压器初级直接驱动的电路如单端正激式变换器或反激式变换器的设计中,实现限流是比较容易的;图2是在这样的电路中实现限流的两种方法; 图2电路可用于单端正激式变换器和反激式变换器;图2a与图2b中在MOSFET 的源极均串入一个限流电阻Rsc,在图2a中,Rsc提供一个电压降驱动晶体管S2导通,在图2b中跨接在Rsc上的限流电压比较器,当产生过流时,可以把驱动电流脉冲短路,起到保护作用; 图2a与图2b相比,图2b 保护电路反应速度更快及准确;首先,它把比较放大器的限流驱动的门槛电压预置在一个比晶体管的门槛电压Vbe更精确的范围内；第二,它把所预置的门槛电压取得足够小,其典型值只有100mV～200mV,因此,可以把限流取样电阻Rsc的值取得较小,这样就减小了功耗,提高了电源的效率;图2在单端正激式或反激式变换器电路中的限流电路当AC输入电压在90～264V范围内变化,且输出同等功率时,则变压器初级的尖峰电流相差很大,导致高、低端过流保护点严重漂移,不利于过流点的一致性;在电路中增加一个取自＋VH 的上拉电阻R1,其目的是使S2的基极或限流比较器的同相端有一个预值,以达到高低端的过流保护点尽量一致;用于基极驱动电路的限流电路在一般情况下,都是利用基极驱动电路把电源的控制电路和开关晶体管隔离开来;变换器的输出部分和控制电路共地;限流电路可以直接和输出电路相接,其电路如图3所示;在图3中,控制电路与输出电路共地;工作原理如下：电路正常工作时,负载电流IL流过电阻Rsc产生的压降不足以使S1导通,由于S1在截止时IC1=0,电容器C1处于未充电状态,因此晶体管S2也截止;如果负载侧电流增加,使IL达到一个设定的值,使得ILRsc=Vbe1＋Ib1R1,则S1导通,使电容器C1充电,其充电时间常数τ=R2C1,C1上充满电荷后的电压是VC1=Ib2R4＋Vbe2;在电路检测到有过流发生时,为使电容器C1能够快速放电,应当选择R4;无功率损耗的限流电路上述两种过流保护比较有效,但是Rsc的存在降低了电源的效率,尤其是在大电流输出的情况下,Rsc上的功耗就会明显增加;图4电路利用电流互感器作为检测元件,就为电源效率的提高创造了一定的条件; 图4电路工作原理如下：利用电流互感器T2监视负载电流IL,IL在通过互感器初级时,把电流的变化耦合到次级,在电阻R1上产生压降;二极管D3对脉冲电流进行整流,经整流后由电阻R2和电容C1进行平滑滤波;当发生过载现象时,电容器C1两端电压迅速增加,使齐纳管D4导通,驱动晶体管S1导通,S1集电极的信号可以用来作为电源变换器调节电路的驱动信号;电流互感器可以用铁氧体磁芯或MPP环型磁芯来绕制,但要经过反复实验,以确保磁芯不饱和;理想的电流互感器应该达到匝数比是电流比;通常互感器的Np=1,Ns=NpIpR1/Vs＋VD3;具体绕制数据最后还要经过实验调整,使其性能达到最佳状态;1.4用555做限流电路图6为用555做限流保护的电路,其工作原理如下：UC384X与S1及T1组成一个基本的PWM变换器电路;UC384X系列控制IC有两个闭环控制回路,一个是输出电压Vo反馈至误差放大器,用于同基准电压Vref比较之后产生误差电压为了防止误差放大器的自激现象产生,直接把脚2对地短接；另一个是变压器初级电感中的电流在T2次级检测到的电流值在R8及C7上的电压,与误差电压进行比较后产生调制脉冲的脉冲信号;当然,这些均在时钟所设定的固定频率下工作;UC384X具有良好的线性调整率,能达到％/V；可明显地改善负载调整率；使误差放大器的外电路补偿网络得到简化,稳定度提高并改善了频响,具有更大的增益带宽乘积;UC384X有两种关闭技术；一是将脚3电压升高超过1V,引起过流保护开关关闭电路输出；二是将脚1电压降到1V 以下,使PWM比较器输出高电平,PWM锁存器复位,关闭输出,直到下一个时钟脉冲的到来,将PWM锁存器置位,电路才能重新启动;电流互感器T2监视着T1的尖峰电流值,当发生过载时,T1的尖峰电流迅速上升,使T2的次级电流上升,经D1整流,R9及C7平滑滤波,送到IC1的脚3,使IC1的脚1电平下降注意：接IC1脚1的R3,C4必须接成开环模式,如接成闭环模式则过流时555的脚7放电端无法放电;IC1的脚1与IC2的脚6相连接,使IC2的比较器1同相输入端的电压降低,触发器Q输出高电平,V1导通,IC2的脚7放电,使IC1的脚1电平被拉低于1V,则IC1输出关闭,S1因无栅极驱动信号而关闭,使电路得到保护;若过流不消除,则重复上述过程,IC1重新进入启动、关闭、再启动、再关闭的循环状态,即“打嗝＂现象;而且,过负载期间,重复进行着启振与停振,但停振时间长,启振时间短,因此电源不会过热,这种过负载保护称为周期保护方式当输入端输入电压变化范围较大时,仍可使高、低端的过流保护点基本相同;其振荡周期由555单稳多谐振荡器的RC时间常数τ决定,本例中τ=R1C1,直到过载现象消失,电路才可恢复正常工作;电流互感器T2的选择同的互感器计算方法;图6电路,可以用在单端反激式或单端正激式变换器中,也可用在半桥式、全桥式或推挽式电路中,只要IC1有反馈控制端及基准电压端即可,当发生过流现象时,用555电路的单稳态特性使电路工作在“打嗝＂状态下;1.5几种过流保护方式的比较作者经过长期的研发与生产,比较了开关电源中所使用的各种过流保护方法,可以说,几乎没有一种过流保护方式是万能的,只有用555的保护方式性能价格比是较好的;一般来说,选择何种过流保护方式,都要结合具体的电路变换模式而做出相应的选择;只有经过认真的分析,大量的实验才能找到最适合的过流保护方式;保护方式设计的合理、有效,意味着产品的可靠性才可能更高;。

开关电源保护电路

开关电源保护电路§2.3 保护电路一过流保护电路1 过流保护电路的功能和组成* 功能发生过流时，立即某种方式消除过流，保护电路器件不会损坏。

* 产生过流的原因①负载过载或输出短路②整流器件失效③开关管失效④干扰等因素造成的误导通* 简单的保护方法利用熔断器，但动作慢，不足以实现快速保护，一般使用由电子元器件构成的保护电路。

* 组成电流信号检测电路过流信号处理电路封锁开关脉冲电路2 过流保护电路的设计(1)电流传感器检测过流保护电路* 电流信号检测电路D RRS CS CUS①脉冲电流前沿尖峰是由次级整流二极管的反向恢复造成的变压器次级暂时短路引起的。

②脉冲电流后沿尖峰是开关管关断时的初级漏感和引线电感造成的。

③加两级滤波后脉冲电流的前后沿尖峰明显减小。

* 过流信号处理电路①过流一般都是不正常现象，或者是故障，所以过流保护应该是不可以自恢复的。

USR1 R3 U1REF②实现方式，反馈自锁。

UR2③可自锁的处理电路* 封锁开关脉冲电路US R1D1R4R3 U1REF把过流信号处理电路的输出加到集成PWM控制器的保护信号输入端即可。

UR2(2)功率开关管过流状态的自动识别* 根据：GTR、GTO、IGBT等的导通压降是和导通时通过的电流有关的，当管子中电流增加时，其导通压降也会明显上升。

* 功率MOSFET是阻性负载，导通压降也和导通时的电流有关。

* 注意，与截止时的电压相区别。

* 具有快速、可靠、方便的优点。

二输出过压、欠压保护电路1 过压、欠压状态的判断U CC R4 * 比较器A用于输出过压判断。

* 比较器B用于输出欠压判断。

*、调整电阻R1、R2、R3可改变保护点。

U0R1AUBR2上限UHR2 R3 R 2 R 3 R1UCR3B下限ULR3 R 2 R 3 R1UC* 正常时，UB=“0”;保护时，UB=“1”。

2 保护把过压、欠压判断电路的输出加到集成PWM控制器的保护信号输入端即可。

几种流行的过流保护(OCP)方案

同步降压稳压器广泛用于工业和基础设施应用，可将12V电源轨步降至适合微控制器、FPGA、内存和外设I/O的负载点输入，最小可低至0.6V。

为防止这些开关稳压器由于过量电流而损坏，过流保护（OCP）功能非常关键。

一般会采用逐周期电流限制，因为响应速度快。

该方案使开关稳压器持续以最大负载电流工作，但同时会产生过量的热，并有可能降低系统可靠性。

使用二级保护方案（如打嗝模式和闭锁模式）能解决可靠性问题，同时改善平均故障间隔时间（MTBF）。

本文讨论了几种流行的OCP方案，并解释了这些方案的工作原理，及其在降压稳压器中的实现方式。

另外我们还将讨论电源设计工程师所面对的实际考虑事项，帮助他们为其应用做出最合适的选择。

采用逐周期电流限制的过流保护电流模式控制（CMC）降压转换器因为有许多优势而在近年来变得非常流行。

其主要优势之一是其只需通过COMP电压箝制即可实现内在的逐周期电流限制。

图1显示了一种峰值CMC降压转换器的框图，我们以它为例来解释各种OCP 方案。

图1. 峰值CMC降压转换器框图实现电流限制需要获得电感器电流信息。

最常用的电流检测方案包括电阻器电流检测、电感器DCR电流检测、功率MOSFET RDSon电流检测和SenseFET电流检测。

其中，SenseFET电流检测由于精度高和功率损耗低到可以忽略不计，因而广泛用于开关稳压器，如Intersil的ISL85005和ISL85014同步降压稳压器。

SenseFET电流检测基于匹配器件原理，其中电流被分成功率FET和senseFET，大小与其阻值成反相关。

通常采用非常高的功率FET阻值- SenseFET 阻值比率，这是因为SenseFET电流只是功率FET电流的一小部分。

因此，可以使用信号电平电阻器来检测电流而不产生显著的功率损耗。

电源设计工程师能够实现的逐周期电流限制OCP的第一级是A）峰值电流限制，然后是B）反向电流限制。

稍后我们会讨论如何实现针对持续故障事件的二级保护。

具有过载保护自锁控制电路工作原理

具有过载保护自锁控制电路工作原理过载保护自锁控制电路是一种常用的电气保护控制装置，广泛应用于电力系统、工业生产和家庭用电等领域。

它的工作原理是通过感知电路中的电流或功率变化，并在超出设定范围时自动切断电路，以保护设备和系统的安全运行。

下面将详细介绍其工作原理，并提供一些实际应用指导。

过载保护自锁控制电路主要包括电流传感器、比较器、触发器和继电器等组成部分。

当电流或功率超出设定值时，电流传感器会检测到电路中的变化，并将电信号传递给比较器。

比较器会将传感器信号与预设的设定值进行比较，并根据比较结果控制触发器的状态。

当电流或功率超过设定值时，比较器将触发器置于工作状态，使其在设定时间后自动切断电路。

触发器的工作过程类似于一个开关，当其触发后会保持在导通状态，直到重设电路或其他复位条件满足。

这种自锁机制可以有效防止重复开关引起的电路波动。

过载保护自锁控制电路的优势主要体现在以下几个方面：首先，它可以实时监测电路中的电流或功率变化，并在超过设定值时立即切断电路。

这种快速响应机制可以有效减少对设备和系统的潜在损害，保护设备的正常运行。

其次，过载保护自锁控制电路具有良好的稳定性和可靠性。

通过预设的设定值，可以准确控制电路的负荷范围，避免过载短路等故障产生。

同时，它不受外界干扰的影响，确保在各种环境条件下的正常工作。

另外，过载保护自锁控制电路还具有自我恢复的功能。

一旦电路断开，触发器会自动保持在断开状态，并在系统条件恢复正常后重新闭合。

这种自动恢复机制避免了人工干预，提高了设备运行的连续性和可靠性。

最后，过载保护自锁控制电路的设计和安装相对简单，具有一定的灵活性。

根据实际需求，可以选择不同的传感器和比较器进行匹配，以满足不同电路的需求。

此外，它还可以与其他电气保护装置相结合，形成更为完善的保护系统。

在实际应用中，过载保护自锁控制电路可以广泛应用于各个领域。

在家庭用电中，它可以用于对电器设备的过载、短路等故障进行及时检测和处理，保护家庭电路的安全。

电源的过压、过流保护两种功能-设计应用

电源的过压、过流保护两种功能-设计应用现在的电路越来越追求可靠性、安全性，很多电路都设置过压过流检测电路，从而对电路进行保护，对于电路过流保护一般控制方法关断式或者限流式。

过流电路一般是用熔断丝限流保护或者采取采样电阻获取电路信号，当电路过大后级电路关断或者把电流限制在一个特定值，当电流正常时候电路正常工作。

当线路发生短路时，重要特征之一是线路中的电流急剧增大，这就需要设置相应的当电流流过某一预定值时，反应于电流升高而动作的保护装置叫过电流保护。

电源的保护功能主要是过压、过流保护两种功能。

两者之间的关系为：任何一种电源在发生故障时，都有可能使输出电压或输出电流失去控制，为了使用户的负载不致因此而损坏，我公司的电源一般都设有过压和过流保护。

有些负载如阻性负载，当电源有故障，负载上的电压有可能大幅上升，而电流的上升值不一定能超过过流保护值。

此种情况宜用过压保护，例如工作在50V，可将电压保护值调至55V，如果电源故障只要电压升至55V时，电源会自动切断电压输出。

当有些负载是容性负载时，由于大容量的电解电容器并联在一起，当电源发生故障时，电流就可能大幅度上升，而电压的升值却不甚明显，这时电源内部的过流保护部件会首先启动，电源会自动切断输出。

过压保护值在面板上有一只电位器，可以人工设定。

而过流保护值是不能人工设定的，机内已经定死，一般为额定电流的1.2～1.5倍。

需要说明的是，过压保护会立即快速启动，过流保护则有一秒左右的延时。

这是因为如电源正常工作时，如电源的负载发生突然短路，此时电源输出的瞬间电流是数倍或数十倍的额定电流值，可以认为是一个电流冲击，远远超过过流保护的数值，但这时并不希望过流保护起作用。

而希望短路解除后，电压自动恢复正常。

因此在设计过流保护时，要避开突发短路时的电流冲击，而仅考虑使输出过电流的时长达到一定的值才启动过流保护。

过压、过流保护是针对机内故障的，因此既然发生，电源就不应自动恢复。

过流保护经典电路

T3
具有自恢复功能的过流保护电路这款无电流取样的过流保护电路具有短路点撤除后能自动恢复输出的特点，保护时较工作时电流要小得多，即使长时间短路，也不会损坏电源，电路如附图。

原理：电路正常时，T3饱和，T1工作在导通状态，所以T1的C、E两端电压较低，稳压管不能导通，故T2截止，电源输出正常。

当输出端由于某种原因过流或短路，使T1的C、E之间的压差大于稳压管和LED的导通值时，T2的基极有电流流过，T2由截止转为导通，T4导通，使T3、T1截止，电源无输出。

LED是过流指示灯。

T1截止后，R7对C1进行充电，为T3的下次启动创造了条件，但短路点还没有撤除时，电流经R7、R4、T4流入地，故T1仍然截止，电路无输出；如果短路点此时撤除，从R7上流过的电流就流进T3的基极，T3导通，使T1正常闭合，电路输出恢复正常。

根据具体需要，更换不同稳压值的DZ可获得不同的保护点。

完整的电路保护-过流过压保护

非常低的电容值0.05pF,最佳用于速率>150Mbps的数字和RF电路中. 非常低的电容值,每个通道 0.05pF,且不会影响到信号的完整性. 非常低的电容值,每个通道 0.05pF,最佳用于150M以上的数字通信或RF电路. 可以起到防护ESD、EFT、 System surges的作用。其固有电容可以用来防护 EMI.
一、完整的电路保护
电路保护过流保护过压保护热保护
1.1 过流保护
1、传统的熔断保险丝/玻璃管 2、自恢复式的保险丝PPTC 3、PTC/NTC热敏电阻
注：通常也把以上第2、3加上一些温控元件合称为电路热保护。
1.2.1 工作原理（FUSE）
根据焦尔定律：
Q=I2 R T
当通过保险丝的电流达到一定时，在保险丝上所产生的热量达到它的固态熔点时，保险丝就会自动熔断而起到保护电路的作用。
过压保护--常用器件（限压器）
齐纳二极管 (Zener Diodes) 雪崩二极管 (Silicon Avalanche Diodes) 闸流管(Thyristors) 压敏电阻 (Metal Oxide Varistors) 气体放电管 (Gas Discharge Tubes) 馈线电阻 (Line Feed Resistors ) 缓冲电容 (Snubber Capacitors)
保护类型保护范围 Single-line ESD Two-line Lead-Free
封装及SIZE 对应的产品系列 EIA1608 (0603) PGB0603 PGB1SOT23 PGB10805 MLAs
产品特点
非常低的电容值0.05PF, 最佳用于速率>150Mbps的数字和RF电路中. 可以起到防护ESD、EFT、 System surges的作用。

D类音频功放芯片自恢复过流保护电路

D类音频功放芯片自恢复过流保护电路徐勇;胡澄;吴元亮;赵斐;关宇;唐路【摘要】To avoid being damaged when class D power amplifier chip is applied in error,this paper presented a self-recovering over the current protection circuit in class-D audio power amplifier. The over current protection circuit would quickly shut down the output stages as soon as two output-pins short-circuit to power supply,ground or short-circuit to each other. The chip achieves a maximal power of 2. 75W and maximal efficiency of 90% at a 4 Ω load when power supply vol tage is 5V. The over current-threshold is 3A. The best advantage of this novel scheme is that it could help the chip to recover normal output auto-matically as the over-current removed,different from other conventional scheme which would recover normal output only through resetting the chip.%针对高功率D类功放芯片使用过程中可能出现的短路操作导致芯片损坏的风险,设计并实现了一种具有自恢复能力的D类功放过流保护电路.在功放芯片输出管脚发生对地短路、对电源短路、或者2个输出管脚之间相互短路时,能够及时关闭功率电路输出以保护芯片不会损坏.芯片测试结果表明,5 V/4 Ω条件下,该D类功放输出最大功率2.75W,效率90％.过流保护电路工作正常,过流域值约为3A.较之其他电路方案,本方案的优点在于,当短路事件去除后,能够及时自动恢复正常输出,克服了传统保护方案需要芯片复位才能恢复正常工作的缺点.【期刊名称】《解放军理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(013)005【总页数】4页(P497-500)【关键词】D类音频功率放大器;过流保护;互补型金属氧化物半导体【作者】徐勇;胡澄;吴元亮;赵斐;关宇;唐路【作者单位】解放军理工大学理学院,江苏南京211101;解放军理工大学理学院,江苏南京211101;解放军理工大学理学院,江苏南京211101;解放军理工大学指挥信息系统学院,江苏南京210007;解放军理工大学理学院,江苏南京211101;东南大学射频与光电集成电路研究所,江苏南京210096【正文语种】中文【中图分类】TN402目前应用日益广泛的D类音频功率放大器与传统的AB类音频功率放大器相比，D 类功放不仅音质好，而且其最重要的优点是转换效率明显高于AB类功放。

具有过流保护及自恢复输出功能的机载直流电源设计

具有过流保护及自恢复输出功能的机载直流电源设计1. 引言1.1 背景介绍机载直流电源是现代飞行器中不可或缺的设备之一，它为飞机提供稳定的直流电源以满足各种设备和系统的电力需求。

随着飞机电子设备的不断增多和复杂化，电源系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。

在飞行过程中，飞机可能会遭遇不可预见的情况，如电路短路或过载，导致电流异常增大。

这时，如果电源系统没有有效的过流保护机制，就会给飞机带来严重的安全隐患。

设计一种具有过流保护及自恢复输出功能的机载直流电源成为迫切需要解决的问题。

这种电源不仅能及时响应过流情况，有效保护设备和系统，还能在故障排除后自动恢复正常输出，提高电源系统的可靠性和稳定性。

本文将介绍一种基于这种设计理念的机载直流电源，通过详细分析设计原理、过流保护原理、自恢复输出原理、电路设计和性能测试，展示其在实际应用中的优势和可行性。

希望通过这些研究，为飞机电源系统的进一步改进提供参考和借鉴。

1.2 问题概述在电子设备领域，机载直流电源是航空航天领域中至关重要的部件之一。

它负责为航空器提供稳定可靠的电源供应，保障航空器的正常运行和飞行安全。

由于航空航天环境的特殊性，机载直流电源常受到各种电路故障和外部干扰的影响，导致输出过流现象的发生。

过流不仅会影响设备的稳定工作，还会对飞行安全造成潜在威胁。

在设计机载直流电源时，如何有效地解决过流问题成为一个亟待解决的技术难题。

传统的过流保护方法往往需要外部干预或重置，影响了设备的稳定性和可靠性。

在故障排除后需要再次手动恢复，并可能带来风险。

为此，本文针对机载直流电源的过流问题，基于自恢复保护原理，设计了一种具有过流保护及自恢复输出功能的机载直流电源。

通过引入自恢复保护装置，实现了对过流的及时检测和保护，并能自动恢复输出功能，提高了设备的稳定性和可靠性，保障了航空器的飞行安全。

1.3 研究意义机载直流电源在航空航天等领域起着至关重要的作用，其稳定可靠的输出对飞行器的正常运行至关重要。

开关电源中WT7525时序及OCP设计资料

开关电源中WT7525时序及OCP设计资料WT7525是一种高度集成的开关电源管理芯片，具有多种保护功能。

以下将对WT7525的时序和过流保护（OCP）设计进行详细介绍。

一、WT7525时序设计WT7525的时序设计主要分为开机启动时序和关机关闭时序两部分。

1.开机启动时序：（1）上电复位：当开关电源上电时，WT7525内部自动进行上电复位，将各个寄存器初始化为默认值。

（2）开启主控：开机后，WT7525会自动开启主控电路，开始工作。

（3）主控输出：主控电路开启后，WT7525会根据设置的电源输出参数，输出相应的电压。

2.关机关闭时序：（1）关机启动：当电源管理系统收到关机指令后，WT7525进入关机关闭流程。

（2）降低输出：WT7525会逐步降低输出电压，直至输出为0V。

（3）关闭主控：当输出电压降低到0V后，WT7525会关闭主控电路，停止工作。

二、WT7525过流保护（OCP）设计WT7525通过过流保护（OCP）功能，可以保护开关电源免受过大电流的损害。

1.过流检测：WT7525内部集成了过流检测电路，可以实时监测输出电流的大小。

2.过流保护触发：当输出电流超过预设阈值时，WT7525会触发过流保护功能。

3.过流保护动作：一旦过流保护功能被触发，WT7525会立即采取相应的保护措施，例如：（1）关闭主控：WT7525会关闭主控电路，停止输出电压。

（2）报警信号：WT7525会产生一个报警信号，以提醒用户过流保护被触发。

（3）恢复机制：WT7525在过流保护触发后，可以通过重启电源或其他方式来恢复到正常工作状态。

WT7525的过流保护设计可以有效防止过大电流对开关电源造成损坏，保障了系统的安全性和稳定性。

总结：WT7525是一种具有时序控制和过流保护功能的高度集成开关电源管理芯片。

其时序设计包括开机启动和关机关闭两个阶段，通过合理的时序控制，确保了开关电源的正常工作。

而过流保护功能则能有效保护开关电源免受过大电流损害，提高了系统的稳定性和可靠性。

PT2201_24V2A开关电源电源方案

基于PT2201的48W AC-DC开关电源基本特性电流控制模式的反激式开关变换器交流90～264V，50～60Hz工作范围平均效率和待机功耗达到能源之星V5.0标准自动恢复的过流及负载短路保护功能自动恢复的过温度保护自动恢复的输出过压保护工作环境温度0～40℃，湿度20%～80%电原理图和实物照片电路如图1，交流侧输入有2A保险丝F1和抗浪涌负温度系数热敏电阻NTC1。

CX1和FL2组成差共模EMI滤波器，BD1是全桥整流器，C1为高压母线电容。

T1，Q1，D51组成反激式电路架构，U1为电流控制型PWM控制IC。

当接通交流市电，母线电压经由R3，R4为IC PT2201提供启动电流，当VCC电压达到芯片启动电压，芯片开始工作，随着输出电压的上升，当变压器辅助绕组正向电压超过芯片最低工作电压时，芯片供电电流开始主要由变压器辅助绕组供电。

二次侧芯片TL431提供反馈电压比较基准2.5V以及误差放大信号，经由光耦隔离放大，产生原边的反馈控制信号FB，作为电流内环的一个比较基准，控制原边MOS管的峰值电流，从而实现输出的恒压控制。

R7，R8用于设置MOS管最大峰值电流，从而实现限功率控制。

图1 电原理图图2是电源的实物照片，44个元件安装在86×45×25mm的环氧单面印制板上，PCB走线按照电力电子规范要求设计。

图2 实物照片电气参数和BOM电源主要电气参数如表1所示，表中开关频率为最高工作频率，测试条件为额定负载。

在全电压输入范围内，实现额定功率48W输出，实际最大输出功率超过60W。

表2是详细的材料清单，为了保证质量，尽量选用推荐产商的元器件。

表1：电气参数表输入电压（Vac） 90～264输入电流（A） <1输入频率（Hz） 50-60开关频率（KHz） 65输出电压（V） 24输出电流（A） 0～2表2：材料清单序号元件名称型号厂商1 BD1 整流桥 KBP206 PAN JIT2 C1 铝电解电容 100uF/400V NICHICON3 C2 陶瓷电容 2200pF/1KV AVX4 C31 陶瓷电容 1uF/25V AVX5 C32 陶瓷电容 22pF/50V AVX6 C33 铝电解电容 22uF/50V NCC7 C51 陶瓷电容 1000pF/1KV AVX8 C52，C54 铝电解电容 680uF/25V NCC9 C53 陶瓷电容 100nF/25V AVX10 CX1 X 电容 0.22uF/275V HUA JUNG11 CY1 Y 电容 4700pF/250V MURATA12 D1 快速恢复二极管 BYV26E VISHAY13 D31 快速恢复二极管 FR107 VISHAY14 D51 肖特基二极管 STPS41H100CT ST15 D52 发光二极管 LED_0 EVERLIGHT16 F1 保险丝 2.5A/250V Cooper17 FL2 共模电感 16mH18 Q1 功率场效应管 FQP8N60 INFINEON19 R1，R2 SMD电阻 1M（1206） TY-OHM20 R3，R4 SMD电阻 560K（1206） TY-OHM21 R5，R6 SMD电阻 200K（1206） TY-OHM22 R7,R8 SMD电阻 1R 1%（1206） TY-OHM23 R33 SMD电阻 47R（0805） TY-OHM24 R34 SMD电阻 100R（0805） TY-OHM25 R35 SMD电阻 10R（1206） TY-OHM26 R36 SMD电阻 100K（1206） TY-OHM27 R51，R57 SMD电阻 100R（1206） TY-OHM28 R52，R54 SMD电阻 10K（0805） TY-OHM29 R53 SMD电阻 1k（0805） TY-OHM30 R55 SMD电阻 36K（0805） TY-OHM31 R56 SMD电阻 4.11K（0805） TY-OHM32 NTC1 热敏电阻 5ohm GE Infrastructure33 NTC2 热敏电阻 470k GE Infrastructure34 T3 变压器 PQ26/20 Crpowtech35 U1 控制芯片 PT2201 Crpowtech36 U2 光耦 PC817 VISHAY37 U3 稳压三极管 TL431 ON实测波形1．稳态输出电压，纹波电压波形图3，图4分别为输入100Vac，输出为满载时输出电压和纹波电压波形。

具有可靠过流保护功能的电源通路控制方案

23科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/ki.1672-3791.2018.13.023具有可靠过流保护功能的电源通路控制方案①黄金灿(锐捷网络股份有限公司福建福州 350002)摘要：本文设计了一种可靠过流保护设计方案。

设计方案重构了开关电路的设计，以及保护电路的设计，此方案具有自动识别非异常冲击电流自动恢复和异常锁死保护的特点。

此方案可使用常见通用的电阻选择实现流保护阈值的精确设置，实现无需升压电路的过流保护电路，实现可以判断当前通路状态后再产生自恢复的过流保护电路。

设计方案中避免了复杂的基准参考电源、升压电路、脉冲发生器的应用，精简复杂器件，同时方案更为可靠。

关键词：过流保护死锁自恢复中图分类号：TM771 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2018)05(a)-0023-04当前电子通信设备对设备的可靠性和使用性要求越来越高。

而当前许多电子通信设备往往由许多单板模块组成，并且要求单板模块支持热拔插；单板模块的热拔插过程中往往会产生大的冲击电流，从而导致单板供电过流保护，因此单板的供电电路控制就要求具备过冲击电流保护设计，以保证单板热拔插的可靠。

1 主要设计方案及缺点当前主要有以下两种方案。

(1)过流保护死锁设计。

现有的过流保护死锁设计，原理如图1所示。

图1 现有过流保护死锁设计方案如图1所示，00-输入电源和07-负载之间串接有01-半导体开关和02-取样电阻。

取样电阻两端的电压和流过负载的电流成正比。

随着流入负载电流的增大，取样电阻两端的电压增大。

03-比较器将取样电阻两端的电压与基准参考源进行比较，当取样电阻两端的电压大于基准参考源时，比较器输出锁存信号，05-锁存电路锁存这个状态，使半导体开关关断。

输入电源和负载断开，产生了过流保护功能。

06-升压电路的作用是生成高于00-输入电源电压的电压，用于使01-半导体开关可以导通。

本安电源过流保护电路[发明专利]

专利名称：本安电源过流保护电路专利类型：发明专利
发明人：张望
申请号：CN201110165598.6申请日：20110620
公开号：CN102842883A
公开日：
20121226
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种本安电源过流保护电路，它由检测电路和驱动电路连接组成。

它可以实现本安电源在发生输出过流或短路故障的情况下，快速的彻底截断输出电流，限制电源过流或短路故障时释放的能量，故障解除时，具有自恢复功能。

同时其结构简单，安全可靠，具有广泛实用性。

申请人：张望
地址：234000 安徽省宿州市墉桥区芦领镇健康西路院东小区5栋16号
国籍：CN
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