开关电源保护电路解读.ppt

2 热路欧姆定律 * 根据热电相似原理引入热路的概念 * 在热路中，热流相当于电路中的电流，热阻相当于电路中的电阻，温度差相当于电位差。 * 即，当热量从A物体向它周围的B物体扩散，A物体的温升等于A物体的发热功率与从A到B的热阻的乘积。 * 如物体内有N个发热点，其热功率分别为P1、P2 …Pn，则引起A处温升的总功率为 3 等效热路 * 开关电源中的功率开关管或整流二极管的等效热路 * 在散热系统中，芯片会与外壳、壳与散热器、壳与环境有热交换，其温度和热阻分别如图所示。 * 壳与环境的热阻要远大于壳与散热器的热阻，所以前一热路可等效为后一热路。 * Tj、TC、TS、Ta分别是芯片、壳、散热器、环境温度。 * Rjc、Rca、Rcs、Rsa分别是芯片到壳、壳到环境、壳到散热器、散热器到环境的热阻。 * 该环路中流动的是热功率 * 应该注意到该热路及方程只是稳态时等效热路 五.外部热阻的确定方法和散热器设计 1 芯片到壳的热阻 * 芯片到壳的热阻可通过厂家提供的手册查找 * 不提供时，可用下式计算 Tjm公司给出的最高允许结温 TC环境25℃时最高允许壳温 PCM公司给出的最大允许功耗 * 一般 2 壳到散热器的热阻 * 壳到散热器的热阻与二者之间的接触面积及粗糙程度有关，为接触热阻。 * A 是接触面积（cm）、β 为接触系数（cm2）·℃/W、金属—金属，有硅脂时为0.5；无硅脂时为1。 * 如果二者之间需要加绝缘，可用后式计算。 * 其中，K为导热率，L为垫片厚度，A 为垫片截面积。 3 散热器到环境的热阻 * 铝型材散热器当翼片气流方向垂直于水平面，光洁表面，黑色氧化时，有经验公式 A 为散热器的表面面积（cm2） P 为流入散热器的功率（W） 4 散热器设计 （1）计算散热器热阻 （2）计算散热器表面积 （3）根据厂家产品手册选择散热器 六 热设计注意问题 （1）自然冷却时，竖放比平放效果好； （2）散热器表面氧化发黑处理的效果好； （3）功率管与散热器之间的接触热阻与是否垫绝缘垫片和是否涂导热硅脂有关； （4）接触热阻与紧锁力矩有关。 （5）如果散热器上有多个发热器件时，要计算总的功耗。 （6）计算温升时，要考虑最热的一个。 §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 2 过流保护电路的设计 （1）电流传感器检测过流保护电路 * 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 * 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。 * 电流信号检测电路 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。 ①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。 * 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。 ②实现方式，反馈自锁。 ③加两级滤波后脉冲电流的前后沿尖峰明显减小。 * 封锁开关脉冲电路 （2）功率开关管过流状态的自动识别 * 注意，与截止时的电压相区别。 * 具有快速、可靠、方便的优点。 ③可自锁的处理电路 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。 * 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。 二 输出过压、欠压保护电路 1 过压、欠压状态的判断 * 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。 、 * 正常时，UB=“0”；保护时， UB=“1”。 上限 下限 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。 3 小功率电源中的过压保护 * 利用稳压二极管结合过流保护电路可实现。 * 选择稳压值UZ大于输出电压1V左右的稳压二极管，当发生过压时，稳压二极管反向击穿，输出电压被箝位在UZ，同时产生较大的电流，使过流保护电路动作。 * 对于瞬间的尖峰干扰，有吸收作用。 三 输入过压保护电路 1 输入连续过压保护 （