24V開關電源常用的保護電路解析

電場耦合主要是由于電位差的存在，萌生的感應電場對受搔擾體萌生的耦合。磁場耦合主要是大電流的脈沖電源線附近，萌生的低頻磁場對搔擾對象萌生的耦合。而電磁場耦合，主要是由于脈動的電壓或電流萌生的高頻電磁波，通過空間向外輻射，對相應的受搔擾體萌生的耦合。實際上，每一種耦合方式是不能嚴格區分的，只是側重點不同而已。

在24V開關電源中，主功率開關管在很高的電壓下，以高頻開關方式工作，開關電壓及開關電流的接近方波，從頻譜分解知，方波信號含有豐富的高次諧波，該高次諧波的頻譜可達方波頻率的1000次以上。同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關器件的工作狀態非理想，在高頻開或關時，經常萌生高頻高壓的尖峰諧波振蕩，該諧波振蕩萌生的高次諧波，通過開關管與散熱器間的分布電容傳入內部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。

用于整流及續流二級管，也是萌生高頻搔擾的一個緊要原由。因整流及續流二極管工作在高頻開關狀態，由于二極管的引線寄生電感、結電容的存在以及反向恢復電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且萌生高頻振蕩。因整流及續流二極管一般離電源輸出線較近，其萌生的高頻搔擾最容易通過直流輸出線傳出。

為了提高24V開關電源功率因數，均采用了有源功率因數效正電路。同時，為了提高電路的效率及可靠性，減小功率器件的電應力，大量的采用了軟開關技術。其中零電壓、零電流或零電流開關技術使用最為廣泛。該技術極大的降低了開關器件所萌生的電磁搔擾。但是，軟開關無損吸收電路，多數利用L、C進行能量轉移，利用二極管的單向導電性能實現能量的單向轉換，因而，該諧振電路中的二極管成為電磁搔擾的一大搔擾源。

24V開關電源中，一般利用儲能電感及電容器，組成L、C濾波電路，實現對差模及共模搔擾信號的濾波，以及交流方波信號轉換為平滑的直流信號。由于電感線圈的分布電容，導致了電感線圈的自諧振頻率降低，從而使大量的高頻搔擾信號穿過電感線圈，沿交流電源線或直流輸出線向外傳播。濾波電容器，隨著搔擾信號頻率的上升，由于引線電感的作用，導致電容量及濾波效果不斷的下降，直至諧振頻率以上時，完全失去電容器的作用而變為感性。不正確的使用濾波電容及引線過長，也是萌生電磁搔擾的一個原由。

24V開關電源常用的幾種保護電路:

1.防浪涌軟啟動電路

24V開關電源的輸入電路大都采用電容濾波型整流電路，在進線電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會形成很大的浪涌電流，特別是大功率開關電源，采用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流，重者往往會導致輸入熔斷器燒斷或合閘開關的觸點燒壞，整流橋過流損壞；輕者也會使空氣開關合不上閘。上述現象均會造成開關電源無法正常工作，為此幾乎所有的開關電源都設置了戒備流涌電流的軟啟動電路，以保證電源正常而可靠運行。

2.過壓、欠壓及過熱保護電路

進線電源過壓及欠壓對開關電源造成的危害，主要表今朝器件因承受的電壓及電流應力超出正常使用的范圍而損壞，同時因電氣性能指標被破壞而不能滿足要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過壓、欠壓保護以提高電源的可靠性和安全性。

溫度是影響電源設備可靠性的最緊要因素。依據有關資料分解聲明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10％，溫升50℃時的工作壽命惟有溫升25℃時的1/6，為了避免功率器件過熱造成損壞，在開關電源中亦需要設置過熱保護電路。

3.缺相保護電路

由于電網自身原由或電源輸入接線不可靠，24V開關電源有時會出現缺相運行的情況，且掉相運行不易被及時發現。當電源處于缺相運行時，整流橋某一臂無電流，而其它臂會嚴重過流造成損壞，同時使逆變器工作出現異常，因此非得對缺相進行保護。測試電網缺相通常采用電流互感器或電子缺相測試電路。由于電流互感器測試成本高、體積大，故開關電源中一般采用電子缺相保護電路。圖5是一個簡單的電子缺相保護電路。三相平衡時，R1～R3結點H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當缺相時，H點電位抬高，光耦輸出高電平，經比較器進行比較，輸出低電平，封鎖驅動信號。比較器的基準可調，以便調節缺相動作閾值。該缺相保護適用于三相四線制，而不適用于三相三線制。電路稍加變動，亦可用高電平封鎖PWM信號。

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