1 前言
研發(fā)任何開關(guān)電源,，最重要的一個原則就是這個電源必須是安全可靠的,。本文通過兩款對蓄電池充電的開關(guān)電源的研制，研究了一系列提高開關(guān)電源可靠性的電路,。開關(guān)電源的保護電路結(jié)構(gòu)非常的多樣化,，在設(shè)計的時候應(yīng)該針對具體電路選擇合適有效的保護方案，從而在簡化電路結(jié)構(gòu)和降低成本的考慮中更好的實施保護,。本文著重研究了的電路是：軟啟動電路,；硬件消除開關(guān)機抖動干擾電路；輸入,、輸出過流保護電路,；輸入,、輸出過壓保護電路。最后,，通過對這兩款開關(guān)電源的反復(fù)測試,，驗證了上述電路的可行性及其對提高開關(guān)電源可靠性的貢獻。
2 軟啟動電路
本開關(guān)電源的輸入電路,，采用整流加電容濾波電路,。在輸入電路合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零會形成很大的瞬時沖擊電流,。特別是兩款對蓄電池充電的開關(guān)電源是大功率開關(guān)電源，輸入采用較大容量的濾波電容器,，其沖擊電流可達100A 以上,。在電源接通瞬間，如此大的沖擊電流幅值往往會導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷,，有時甚至將合閘開關(guān)的觸點燒壞,，輕者也會使空氣開關(guān)合不上閘，上述原因均會造成開關(guān)電源無法正常投入使用,。為此,，本開關(guān)電源在輸入電路里設(shè)置了防止沖擊電流的軟起動電路，以保證開關(guān)電源正常而 可靠的運行,。具體電路見圖1,。
如上圖所示，本開關(guān)電源的軟啟動主要由溫敏電阻R1 實現(xiàn),，型號為MF74-10/18,，其特點是隨著電流和溫度的升高阻值急劇下降，在基準溫度25℃時（此時施加電流為0A）測得的電阻值約為10Ω,，而在環(huán)境溫度為25℃且施加在電阻器上的電流為允許的最大連續(xù)穩(wěn)態(tài)電流時,，其阻值約為0.055Ω。當電源輸入電路合閘時,，R1 電阻為10Ω,，相當于輸入整流后的電路通過該電阻給后面大電容充電。而當電路正常工作時,，該電阻的阻值可以忽略不計,，對整個電路沒有影響。
3 硬件消除開關(guān)機抖動干擾電路
在本電源中,，我們采用機械式開關(guān)構(gòu)成觸點輸入回路,，通過開關(guān)的閉合或斷開，以電平的形式控制設(shè)備的工作狀態(tài),。由于開關(guān)閉合或斷開時,，觸點有機械抖動,，使輸出信號出現(xiàn)抖動，即開關(guān)一次閉合或斷開的動作產(chǎn)生多個脈沖,。該信號會導(dǎo)致誤開機動作,，而此時，相應(yīng)的軟啟動電路沒有恢復(fù),，因此極易產(chǎn)生損毀IGBT 的后果,。這種開關(guān)量輸入干擾的問題是系統(tǒng)設(shè)計中客觀存在的，本文在對開關(guān)觸點抖動過程分析的基礎(chǔ)上并結(jié)合多次實驗,，研究出硬件電路消除抖動干擾的方法,，具體電路見圖2。
在該電路中,，采用RS 觸發(fā)器來消除開關(guān)抖動,。如圖中所示，+15V-IC 接受開關(guān)控制信號,，其值為高電平的話,，電源控制芯片供電，電源開始工作,；低電平則為關(guān)機,。POWERPOWEROFF是控制硬件的驅(qū)動PWM 信號，只有POWER-OFF 為高時,，PWM 才能被驅(qū)動從而控制IGBT 動作,。當開關(guān)斷開時，+15V-IC 變?yōu)榈碗娖?，電阻R45 下拉MG6A(CD4044)R 輸入端,，保證Q 端（POWER-OFF）輸出邏輯低電平，關(guān)閉PWM 驅(qū)動,。開關(guān)抖動僅僅在S 輸入端產(chǎn)生一個邏輯高輸入,，不會引起Q端輸出狀態(tài)的改變，這是因為R 輸入端的下拉電阻保證R 端低電平輸入,。
4 輸入和輸出過流,、過壓保護電路
4.1 輸入、輸出過流保護電路具體輸入,、輸出過流保護電路見圖3,。
如圖3 所示， 出于隔離的需要,， 采用了電流傳感器BJHCS-LTS-15A 采集輸入,、輸出電流，當電流超過設(shè)定保護值時,，比較器翻轉(zhuǎn),，觸發(fā)RS 觸發(fā)器輸出端,，輸出邏輯高電平去關(guān)斷PWM 輸出。
4.2 輸入,、輸出過壓保護電路
具體輸入,、輸出過壓保護電路見圖4。
如圖4 所示,，當采集的輸入,、輸出電壓超過設(shè)定保護值時，比較器翻轉(zhuǎn),，觸發(fā)RS 觸發(fā)器輸出端輸出邏輯高電平去關(guān)斷PWM 輸出,。
5 結(jié)論
本文闡述了一些提高開關(guān)電源可靠性的電路。主要是：軟啟動電路,；硬件消除開關(guān)機抖動干擾電路,；輸入和輸出過流、過壓保護電路,。在兩款可快速對34V/300Ah 蓄電池充電的開關(guān)電源樣機研制中，均采用了上述電路,。經(jīng)過對這兩款電源反復(fù)老化試驗,，得出該電源能很好實現(xiàn)對大容量蓄電池可靠充電的結(jié)論，從而驗證了上述電路對提高電源可靠性的貢獻,。