中級(jí)通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之保護(hù)電路

       下面是由希賽小編整理的中級(jí)通信設(shè)備環(huán)境知識(shí)點(diǎn)精講之保護(hù)電路，希望能幫助學(xué)友們。具體內(nèi)容如下：

       保護(hù)電路

       高頻開(kāi)關(guān)整流器的輸入、輸出保護(hù)功能是必不可少的。其輸入端保護(hù)±要是針對(duì)輸入電源電壓過(guò)高和瞬時(shí)尖峰電壓對(duì)高頻開(kāi)關(guān)整流器輸入回路及功率開(kāi)關(guān)管的損壞。輸出端保護(hù)主要是輸出電流限制保護(hù)，整流器輸出端負(fù)載的短路或嚴(yán)重過(guò)載都會(huì)造成整流器輸出端和變換器的損壞。

       1.輸入瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)

       高頻開(kāi)關(guān)整流器的輸入端產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓的主要原因是電網(wǎng)上的電感性用電設(shè)備的開(kāi)、關(guān)，雷雨天氣時(shí)的雷電感應(yīng)等都會(huì)在電網(wǎng)電壓上疊加尖峰電壓。這種尖峰電壓的幅度可達(dá)數(shù)千伏，其能量有強(qiáng)有弱，一般雷電引起的尖峰電壓的能量較強(qiáng)，可對(duì)整流器造成嚴(yán)重的損壞。為了防止瞬間過(guò)電壓對(duì)電源造成的損壞，通常在整流器的輸入電路并聯(lián)金屬氧化鋅壓敏電阻，如圖3-19所示。圖中Rv為氧化鋅壓敏電阻，其前面的電路為共模、差模濾波器，當(dāng)尖峰電壓由交流輸入口竄入電源經(jīng)過(guò)濾波器后有了一定的衰減，如果衰減后的電壓尖峰值仍然大于壓敏電阻的壓敏電壓值，則壓敏電阻的阻值急劇下降，把尖峰電壓的能量吸收掉，從而使電源輸入端得到保護(hù)。選擇壓敏電阻一定要合理選擇其連續(xù)工作電壓值，由于壓敏電阻擊穿電壓值的離散性較大，所以選擇其連續(xù)工作電壓值時(shí)一般要高于整流器輸入電壓上限值的20%左右，而且要按估算最大吸收能量來(lái)選擇壓敏電阻的允許吸收能量。

圖3-19輸入瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)電路

       2.啟動(dòng)沖擊電流限制

       高頻開(kāi)關(guān)整流器的輸入電路實(shí)際上就是一個(gè)高壓整流濾波器。交流輸入端的開(kāi)關(guān)合閘供電的瞬間，由于濾波電容器的零電壓初始狀態(tài)，將導(dǎo)致合閘瞬間產(chǎn)生很大的電容充電浪涌電流，此電流峰值的大小與合閘瞬間交流電壓的相位及輸入濾波回路的內(nèi)阻有關(guān)，如輸入濾波電感及回路導(dǎo)線的直流電阻值。當(dāng)處于正弦波電壓峰值時(shí)合閘，將會(huì)產(chǎn)生數(shù)百安培的浪涌電流。濾波電容的容量大小決定了浪涌電流持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短。由于高頻開(kāi)關(guān)整流器輸出時(shí)間保持能力的需要，一般輸入濾波電容的容量在1OOOuF以上，所以合閘浪涌電流持續(xù)時(shí)間也較長(zhǎng)。這樣大的浪涌電流對(duì)電源的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)會(huì)造成瞬時(shí)拉弧熔化，甚至被焊接使開(kāi)關(guān)操作失效，尤其現(xiàn)在以采用多臺(tái)整流器模塊并聯(lián)方式工作的電源系統(tǒng)如不采取扃動(dòng)限流措施，將會(huì)對(duì)市電電網(wǎng)造成很大的沖擊，短時(shí)間機(jī)房電壓嚴(yán)重下跌，使其他用電設(shè)備無(wú)法正常工作，甚至造成機(jī)房交流配電屏跳閘。所以對(duì)組成電源系統(tǒng)的每臺(tái)整流器模塊必須采取有效措施，限制其產(chǎn)生合閘浪涌電流。

       最常用的限制合閘浪涌電流的方法是在濾波電容充電回路中短時(shí)間串聯(lián)限流電阻的方法。即在合閘時(shí)先接入限流電阻，將合閘浪涌電流限制在設(shè)定范圍內(nèi)，待輸電容充滿電后，再將該電阻短接。

       3.輸出電壓軟啟動(dòng)

       輸出電壓軟啟動(dòng)主要是指高頻開(kāi)關(guān)整流器在啟動(dòng)時(shí)，其輸出電壓在一定時(shí)間內(nèi)應(yīng)有一個(gè)緩慢上升的過(guò)程，直到穩(wěn)定輸出電壓的建立。高頻開(kāi)關(guān)整流器之所以要求具有這樣的啟動(dòng)過(guò)程，主要是因?yàn)槠漭敵鰹V波電容較大，一般為幾千微法。而且整流器的負(fù)載輸入端也有較大的輸入濾波電容，如果整流器輸出電壓突然建立到額定值，將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)形成很大的電容充電電流。這樣大的充電電流無(wú)論對(duì)整流二極管或DC/DC變換器的功率開(kāi)關(guān)管都會(huì)造成嚴(yán)重的過(guò)流沖擊，這樣的過(guò)流沖擊往往會(huì)使過(guò)流保護(hù)及短路保護(hù)電路動(dòng)作，影響電源的正常啟動(dòng)。

       高頻開(kāi)關(guān)電源輸出電壓軟啟動(dòng)的控制過(guò)程與上述的啟動(dòng)沖擊電流限制控制的原理不同，其基本原理是通過(guò)控制功率變換電路的輸出來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的軟啟動(dòng)。就是在電源啟動(dòng)時(shí)，使功率幵關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖寬度從零開(kāi)始緩慢地展寬到額定輸出電壓所對(duì)應(yīng)的寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常使用的軟啟動(dòng)功能是利用控制電路中的電容器充電特性(電容充電電壓逐漸上升特性)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖3-20所示的軟啟動(dòng)電路就是利用電容C的充電特性來(lái)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的，當(dāng)此電路接通供電時(shí)，雖然參考電壓立即建立，但由于誤差放大器同相輸入端接有電容C,所以同相輸入端電壓從零開(kāi)始隨著電容C兩端電壓逐漸升高，經(jīng)過(guò)誤差放大器及電壓比較器后使PWM驅(qū)動(dòng)脈沖寬度由零開(kāi)始緩慢展寬，與此同時(shí)，輸出電壓及取樣電壓同步緩慢上升，一直到電容C兩端的電壓被充到由分壓電阻R1、R2所決定的電壓值為止，此時(shí)的輸出電壓就是電源的額定輸出電壓。當(dāng)電源關(guān)機(jī)停止工作時(shí)，電容C.通過(guò)電阻沁放電，這樣童新啟動(dòng)時(shí)仍具有軟啟動(dòng)功能。

       這里要說(shuō)明的是上述軟啟動(dòng)電路只是對(duì)開(kāi)關(guān)電源的輸出端而言。另外還有輸入端合閘浪涌電流抑制電路，這兩部分電路對(duì)高頻開(kāi)關(guān)整流器整機(jī)軟啟動(dòng)來(lái)說(shuō)是缺一不可的。這兩部分軟啟動(dòng)電路的工作順序應(yīng)考慮到合理的配合，也就是當(dāng)輸入濾波電容充電結(jié)束、限流電阻被旁路后，上述的輸出電壓軟啟動(dòng)電路才開(kāi)始工作，輸出電壓由零開(kāi)始逐漸達(dá)到額定值，這樣才能實(shí)現(xiàn)電源整機(jī)的軟啟動(dòng)。

       4.輸出過(guò)流保護(hù)

       穩(wěn)壓電源正常工作時(shí)，其供給負(fù)載的輸出電流在額定值之內(nèi)時(shí)應(yīng)確保電源正常工作。當(dāng)負(fù)載功率過(guò)大或由于故障發(fā)生嚴(yán)重過(guò)流甚至短路時(shí)，將會(huì)造成電源輸出電流無(wú)法控制地增大，使電源過(guò)載損壞。所以電源必須具有限流保護(hù)功能，以保護(hù)電源輸出過(guò)流時(shí)不會(huì)損壞。電源的限流保護(hù)形式一般分為切斷式過(guò)流保護(hù)和限流式過(guò)流保護(hù)，針對(duì)不同工作方式的電源采取不同的保護(hù)方式。

       關(guān)于切斷式過(guò)流保護(hù)。對(duì)于串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源，由于電壓調(diào)整管串聯(lián)在電源輸入與輸出之間，當(dāng)輸出電流超出額定值時(shí)，電壓調(diào)整管的功耗也將超過(guò)額定功耗呈線性增長(zhǎng)，尤其是輸出端短路時(shí)，電壓調(diào)整管所承受的功耗是輸入電壓與短路電流的乘積，此時(shí)電壓調(diào)整管的功耗是額定功耗的幾倍或十幾倍，對(duì)這種串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源必須采取切斷式保護(hù)，即過(guò)流檢測(cè)電路將檢測(cè)到的過(guò)流信號(hào)電壓經(jīng)過(guò)比較放大后關(guān)閉電壓調(diào)整管控制電路，關(guān)斷電源輸出~般不能自動(dòng)恢復(fù)工作，必須改變狀態(tài)保持元件或電路的狀態(tài)，即必須重新啟動(dòng)電源才能恢復(fù)正常輸出，或使控制電路手動(dòng)復(fù)位。

       關(guān)于限流式過(guò)流保護(hù)。與切斷式過(guò)流保護(hù)不同在于，限流式過(guò)流保護(hù)不是使整個(gè)控制電路失效，而是通過(guò)控制輸出電壓隨負(fù)載變化，使輸出電流不超過(guò)限定值。對(duì)于通信應(yīng)用中的高頻開(kāi)關(guān)整流器來(lái)說(shuō)。其輸出端的負(fù)栽大多數(shù)是蓄電池和交換設(shè)備，蓄電k要求在恒流限壓方式下進(jìn)行充電，而交換設(shè)備基本上是恒功率輸入方式(即輸入電流與輸入電壓成反比)。由于這種負(fù)栽的特殊性，所以要求高頻開(kāi)關(guān)整流器在輸出過(guò)流時(shí)，必須能以限流方式工作，即輸出電流超過(guò)額定值時(shí)，PU流保護(hù)電路的輸出電壓將PWM控制器的輸出脈沖寬度限制在一定寬度之間?以保證整流器的輸出電壓與負(fù)載電阻之比等于輸出額定電流值。

       能實(shí)現(xiàn)上述限流保護(hù)功能的電路形式很多，但其限流保護(hù)原理基本相同，即都是通過(guò)電流取樣轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的電壓值，與額定電流流過(guò)取樣電阻所產(chǎn)生的電壓值相比較，當(dāng)電流取樣電壓大于額定電流所產(chǎn)生的電壓值時(shí)，限流保護(hù)電路的輸出電壓將限制DC/DC變換器功率開(kāi)關(guān)管的PWM驅(qū)動(dòng)脈沖寬度，使輸出電壓隨著負(fù)載電阻的減小而降低，從而使輸出電流被限制在預(yù)先設(shè)定的限流值上。對(duì)一些可靠性要求較高的大功率高頻開(kāi)關(guān)整流器一般都徭設(shè)賈雙重限流保護(hù)功能。

       限流式保護(hù)還可以用來(lái)抑制穩(wěn)壓電源啟動(dòng)時(shí)的輸出浪涌電流，同時(shí)，也是開(kāi)關(guān)電源實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行，組成yv+1直流供電系統(tǒng)的條件要求之一。

       關(guān)于限流一切斷式保護(hù)。限流--切斷式保護(hù)電路分兩階段進(jìn)行，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到某設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路動(dòng)作，輸出電壓下降，負(fù)載電流被限制：如果負(fù)載電流繼續(xù)增大至第一個(gè)設(shè)定值或輸出電壓下降到某設(shè)定值時(shí)，保護(hù)電路進(jìn)一步動(dòng)作，將電源切斷。這是上述兩種保護(hù)方式的結(jié)合。

       5.輸出過(guò)壓保護(hù)

       輸出過(guò)電壓保護(hù)對(duì)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源是至關(guān)重要的，這完全是由于負(fù)載的需要。

       對(duì)于常規(guī)穩(wěn)壓電源。特別是串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，一旦串聯(lián)功率幵關(guān)管穿通時(shí)，全部輸入電壓立即施加到輸出，引起輸出過(guò)電壓。因此過(guò)電壓保護(hù)電路必須在其達(dá)到輸出電壓的危險(xiǎn)值以前，迅速將電源切斷。顯然，對(duì)于上述的過(guò)電保護(hù)方式不能采取截止功率開(kāi)關(guān)管的方法，而必須切斷輸入電壓。為了獲得快的保護(hù)速度。通常采用晶閘筲等構(gòu)成無(wú)觸點(diǎn)繼電保護(hù)電路，一旦過(guò)壓，觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通。將輸入電壓短路。同時(shí)，浪涌電流也會(huì)將串在輸入冋路內(nèi)的保險(xiǎn)絲熔斷。

       對(duì)于PWM型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，在高壓開(kāi)關(guān)管損壞時(shí)，不論足穿通還是斷開(kāi)，輸出電壓將會(huì)下降到零，而不會(huì)有過(guò)電壓輸出?只有在控制電路發(fā)生故陣時(shí)，才有可能會(huì)產(chǎn)生輸出過(guò)電壓，但可以采用截止高壓開(kāi)關(guān)管的辦法來(lái)切斷電源輸出，這樣的保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)也比較容易。

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