開關電源原理

開關電源是電壓轉換電路，主要工作內容是升壓和降壓，廣泛應用于現代電子產品。 開關晶體管始終在“導通”和“截止”的狀態下工作，因此稱為開關電源。 開關電源基本上是振蕩電路，該功率轉換方式不僅廣泛應用于電源電路，還廣泛應用于液晶顯示器背完電路、熒完燈等其他電路。

開關電源和變壓器相比具有效率高、穩定性好、體積小等優點，將功率相對小、在電路中產生高頻噪聲變壓器反饋型振蕩電路、能夠產生規則的脈沖電流和電壓的電路稱為振蕩電路， 變壓器反饋型振蕩電路能夠滿足該條件1的浪涌對策軟啟動電路開關電源的輸入電路多采納電容濾波器型整流電路，在接通輸入電源的剎那電容器的初始電壓成為零，因此在電容器被充電的剎那產生大的浪涌電流， 非常是在大功率開關電源使用容量大的平滑電容器接通電源的剎那，浪涌電流越大，重力者輸入的保險絲燒損，開關觸點燒損，整流橋過電流被破壞的年輕人，空氣開關不斷開。 這種現象會導致開關電源無法正常工作。

因此，大多數開關電源都設置了預防沖擊電流的軟啟動電路，保證電源正常、可靠地工作。 2過電壓、欠電壓和過熱愛護電路的輸入線電源過電壓和欠電壓對開關電源的危害，主要在設備受到的電壓和電流應力超出正常使用范圍的同時，電性能指標的破壞不能滿足要求。 因此，輸入電源的上限和下限有限，采納過電壓、欠電壓愛護，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重要因素。 根據相關資料的分析，電子元件的溫度每上升2℃，可靠性降低10%，溫度上升50℃時的工作壽命只有溫度上升25℃時的1/6，為了幸免功率元件過熱引起的破損，開關電源也需要設置過熱愛護電路。 3缺相愛護電路由于電網本身的原因和電源輸入的接線不可靠，開關電源有時會缺相運轉，無法馬上發覺缺相運轉。 電源為缺相運行時，整流橋的某個機械臂不流過電流，其他機械臂流過電流而損傷，變頻器的動作發生異樣，因此需要愛護缺相。 電網缺相檢測通常采納變流器或電子缺相檢測電路。 由于電流互感器檢測成本高、體積大，開關電源一般采納電子缺相愛護電路。

在三相平衡的情況下，R1~R3節點h的電位低，完耦合輸出大致為零電平。 缺相時，h點電位上升，完耦合部輸出高電平，在比較器進行比較，輸出低電平，切斷驅動信號。 調整比較器的標準以調整缺相動作閾值。 該缺相愛護適用于三相四線制，不適用于三相三線制。 即使電路稍有變動，也可以高電平切斷PWM信號。 4短路愛護開關電源和其他電子裝置一樣，短路是嚴峻的故障，短路愛護是否可靠是影響開關電源可靠性的重要因素。

IGBT (絕緣柵雙極晶體管)兼具場效應晶體管的輸入阻抗高、驅動功率小、雙極晶體管的電壓、電流容量大、管電壓低的特征，目前在大功率開關電源中常用的功率電子IGBT 如果短路電流過大，則不僅短路所花費的時間變短，而且由于切斷時的電流下降率di/dt過大的漏電電感和感應電感的存在而產生IGBT的集電極過電壓，該過電壓在設備內部產生引擎效果， 在使IGBT鎖定無效的同時產生短路過電流并使用IGBT的過電流檢測的方法中，使用通常的霍爾電流傳感器來直接檢測IGBT的電流Ic，通過和設定的閾值進行比較的比較器的輸出來操縱驅動信號的截止，或者使用間接電壓法來檢測過電流時的IGBT的電壓降 由于管電壓降中包含短路電流信息，因此過電流時的Vce增大，并且以幾乎為線性的關系來檢測過電流時的Vce，和所設定的閾值進行比較，比較器的輸出操縱驅動電路的截止。

采納了軟下拉門電壓和軟關機綜合愛護技術，以減少電磁干擾，幸免發生短路電流時斷路電流的di/dt過電壓導致IGBT鎖無效或損壞。 檢測出過電流信號后，首先進入下降柵極愛護程序，降低故障電流的振幅，延長IGBT的耐短路時間。 在下降柵極操作之后，通過設置恒定的延遲時間來確定故障電流的真實性，并且如果在延遲時間內沒有故障，則柵極電壓自動恢復，如果有故障，則軟關機并且柵極電壓被設置為0V或更小，從而關斷IGBT的驅動信號。 由于在降壓程序階段集電極電流減少，因此在軟件off時不會發生過大的短路電流下降率和過大的過電壓。

采納軟截止柵極電壓和軟截止柵極驅動愛護，限制了故障電流的振幅和下降率，降低了過電壓，保證了IGBT的電流、電壓的運行軌跡在安全區域內。 為了設計降壓柵極電壓愛護電路，必須正確選擇降壓柵極電壓的寬度和速度。 當降壓柵極電壓的寬度大(例如7.5V )時，降壓柵極電壓的速度不太快。 一般而言，能夠使用2μs的降壓時間的軟柵極電壓。

因為降壓柵極電壓的寬度大，所以在集電極電流小、故障狀態下鎖定柵極快、不需要軟關斷的降壓柵極電壓的寬度小(例如5V以下)的情況下，降壓柵極速度必須快，鎖定柵極電壓的速度慢，必須采納軟關斷

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