開關電源中的保護措施探究

陳波 陳琛

摘 要：隨著我國的科學技術的發展，在各個領域都有著很大的進步，開關電源作為電子產品的重要供電的設備，在上個世紀的九十年代就已經得到了廣泛的應用，由于開關電源在控制電路的領域較為復雜，而在其中的集成器以及晶體管的耐受熱沖擊以及耐受電的能力也比較差，所以在實際的使用過程中就存在著很大的不便。文章主要根據開關電源自身的一些特點，對其保護裝置的設置原則以及措施進行了較為詳細的分析探究，希望能夠通過此次探究對這一領域的發展起到一定的推動作用。

關鍵詞：開關電源；保護措施；設計

1 開關電源的基本概述

1.1 開關電源的基本涵義

開關電源在當前的發展中已經發揮著其自身的重要作用，它主要就是通過現代的一些電力電子技術來進行對開關的開通以及關斷的時間比率進行控制，對輸出的電壓維持其穩定的一種電源，它主要就是通過脈沖寬度調制PWM以及對IC等進行控制[1]。它和線性的電源相比較而言在成本上都會隨著功率的增加而增加，而在增長的速率上卻有著各自的差異。

1.2 開關電源設計的原則

在開關電源的設計中對于三極管的選定要嚴格的把關，要能夠將其限制在直流安全的工作區域之內，這就可以根據相關的手冊進行查詢得知，可以由集電機電流的最大值對已經輸入的電流保護值進行確定，而此時要注意的是，要能夠把瞬時的最大值轉換到電流的平均值，在額定的輸出電流及電壓的基礎上，對于開關管的動態負載線不能比安全工作區的輸入電壓大。同時對于開關穩壓器的輸出，要將其限定在一定的技術指標的范圍之內，首先在一定的溫度范圍內，對于輸出的電壓上下限也是輸出欠電壓以及過電壓的保護值針。對過電壓可以根據最大的輸出電流而定，為了能夠有效的避免誤報警的情況發生，對于保護值要能夠留有相對應的余量。

2 開關電源的特點及其原理分析

2.1 開關電源的特點分析

為了能夠對用戶的需求得到滿足，在國內外的一些開關電源的制造商都已經對一些高智能的元器件進行了開發研制，特別是對于二次整流的器件損耗，對于相關的材料也進行了創新的力度，以此來對高頻率和大密度的磁性能進行有效的提高，在SMT的相關技術的促進之下使得開關電源有了長足的發展，在其電路板的元器件的布置上來確保開關電源的輕巧以及體積的小和厚度薄等特點，所以在開關電源的發展上主要是朝著高可靠以及低噪音和模塊化等方向進行發展的[2]。但是關于直流開關電源的自身還存在著一些不足之處，例如有著比較嚴重的開關干擾，在一些惡劣的環境適應能力上不是很強，同時在阻容器件的生產技術等方面和其他的國家相比較而言還存在著很大的距離，而對于其制作的技術上難度較大，對其后期的維修以及成本方面都是比較麻煩的問題。

2.2 開關電源的原理分析

在開關電源的工作原理，直流開關電源的組成部分有輸入以及輸出部分，功率轉換部分和控制部分所構成。對于這其中的功率轉換它是開關電源的一個最為關鍵的部分，它主要的作用就是對于一些不穩定的直流進行高頻的斬波，同時完成輸出所需的變換功能，這一主要的部分是通過開關的三極管以及高頻變壓器所組成的，而從實際的情況來看，開關電源最為關鍵的部分就是直流變壓器。

3 開關電源中的具體保護措施探究

3.1 開關電源中的整機保護分析

通過上文對于開關電源的設計原則的相關分析，結合實際的電源裝置的需要進而對報警措施來加以確定，對于開關電源的報警措施主要可以分為光報警以及有聲報警兩種。光報警能夠比較明顯的指出故障的部位以及類型，而有聲報警則是安裝在不容易看到的一些部位，能夠指引工作人員進行事后的處理。在電源當中如果加設了保護電路之后就會對整個的系統可靠性有一定的影響，所以就對電路本身的可靠性保護要求較高，從而才能夠有效的提高電源系統的可靠性。在對開關電源的保護在邏輯上要比較的嚴密，電路盡可能的簡單化，所用的元件也要對應的要少，對于維修的難度以及電源的損壞程度也要進行詳細的考慮[3]。

3.2 開關電源過電流保護措施

根據圖1可知，這一電路主要就是通過三極管以及分壓電阻構成，當在正常的工作中所經過的R4以及R5起到了分壓的作用，這樣就會使得三極管基極電位要比發射極電位高出很多，發射極承受反向的電壓，當出現了截止狀態的時候對于穩壓的電路是沒有什么影響的，而出現短路狀態時候所輸出的電壓值為零，發射極為接地，出現短路，處于截止狀態從而對電流進行切斷，達到保護的目的。

圖1 過電流保護電路圖

3.3 對浪涌電流電路的保護措施

對于開關電源的輸入電路基本都是采用的電容濾波型的整流電路，當處在進線的電源合閘的瞬間在電容器上的初始電壓基本為零，當對其進行充電的時候就會造成很大的浪涌電流，尤其是功率較大的開關電源所用的電容器，這樣就會很容易造成輸入熔斷器燒斷以及合閘開關觸點燒損的情況發生，造成整流橋過流損壞，對于開關電源會造成無法工作的后果，對其設置涌浪電流的抑制措施能夠有效的防治這一類情況的發生，從而正常的使其工作，最為常用的方法措施有熱敏電阻保護法，晶閘管保護法，繼電器保護法。其中最為常用的就是晶閘管保護法，下面就是對其進行詳細的探究[4]。

開關穩定電源的電路較為復雜，能夠對其分為小功率控制以及大功率開關兩個部分，從晶閘管延時啟動保護措施這一方面進行分析，它主要就是在電源進行通電的瞬間整流后的脈動直流電在通過限流的電阻對電容器進行充電的過程中，對浪涌電流采取的抑制手段。在開關電流的充電達到了百分之八十的時候，在主變壓器的輔助繞組產生晶閘管的觸發電壓從而就會使得晶閘管導通并且發生短路限流電阻，開關電源進入正常的狀態進行運轉。

3.4 開關電源過電壓保護措施

在開關電源的穩壓器過電壓的保護有兩種，即：過電壓保護、輸出過電壓保護。對于開關穩壓器使用的未穩壓的電源電壓倘若太高就會使得穩壓器不能進行正常的工作，還有可能對于內部器件發生損壞，所以對于輸入電壓保護電路的使用比較的有必要。

4 結束語

對于開關電源的電路保護是不是按照相關的設置進行工作的對其安全性以及可靠性有著比較重要的作用，所以對于保護措施要結合實際的情況認真的探索，選擇和實際相符合的保護措施才是最有效的，如果有需要的話還可以把幾種方案進行結合使用，這樣能夠有效的對開關電源的安全起到雙保險的效果。

參考文獻

[1]李有志.電力系統中開關電源常見問題的探析[J].價值工程，2012（1）.

[2]陳濤，文皓，羅小勇.一種基于OTA的降壓型LED恒流電路[J].電子元器件應用，2011（11）.

[3]孫博，曹倩，張艷.信息系統中開關電源的應用及發展動向[J].信息技術與信息化，2011（4）.

[4]楊波.基于專利文獻的我國LED背光源技術態勢分析[J].科技管理研究，2011（15）.