實現(xiàn)過載延遲的晶體管
盡管SMPS(開關(guān)電源)本身能防止永久性短路,但在遇到瞬時過載時有時會出問題。瞬時過載并非短路,但卻會使電源超出其標稱負載值。這種情況會在開關(guān)電源連接典型負載,如打印機頭和小型電機時發(fā)生。在面對這樣的負載時,電源可能會很容易觸發(fā)保護電路,尤其是在開環(huán)增益很高的情況下。由于控制器無法保持電壓恒定不變,你會看到初級輸出電壓因失去反饋電流而降低。
圖1,在打印機的這種典型功率分布特征中,過載和短路可能是相同的。
圖1示出了打印機的典型功率分布特征。你可以清楚地看到所發(fā)生的功率變化及相應的反饋電壓擺動。由于在VOUT遠未達到其目標值時,反饋電流尚未建立,所以啟動序列就是短路。標稱輸出電流I1對應于負載恒定不變的穩(wěn)壓區(qū)。當首次過載發(fā)生(圖1中的I2)時,反饋引腳就會提高初級電流設定點(在電流模式控制器中),但是,波形的幅度因其接近最高電平而開始減小。在I3時,電源難以維持穩(wěn)壓狀態(tài),因而在短路狀態(tài)下,VOUT降低到地電平。如果初級的PWM控制器具有簡單的短路保護電路方案,則這種保護機制就會在過載區(qū)1和2觸發(fā),其時它應該只在最后一個過載區(qū)觸發(fā)。圖2示出了一種基于On Semiconductor 公司(www.onsemi.com)的NCP1200的短路保護電路方法。
圖2,一個晶體管網(wǎng)絡可暫時提高峰值電流,直到電源通過降低峰值設定點停止工作為止。
這一電路永久性監(jiān)視反饋線(引腳2),以檢測短路是否在次級出現(xiàn)。如果出現(xiàn)短路,引腳2就跳到其內(nèi)部上拉電壓,并觸發(fā)保護突發(fā)模式。請注意:由于高電壓源(引腳8)直接給控制器供電,這種保護動作與任何不良耦合的輔助電平無關(guān)。在過載區(qū)1和過載區(qū)2出現(xiàn)時,引腳2將跳到其最大電壓,并觸發(fā)保護。這種電路并不延遲反饋電壓的上升,卻會使輸出功率電平隨時提高一個給定的百分比。當IOUT在穩(wěn)流范圍之內(nèi)時,引腳2處于3V以下,D1沒有被偏置。結(jié)果,Q2被關(guān)斷,而Q1將R3的較低端拉到地電位。因此,電流檢測引腳上有一個受到R2和R3分壓比影響的電流圖像。
在本例子中,VPIN4=VSENSER3/(R3+R2)=0.82VSENSE,其中VSENSE是RSENSE兩端的電壓。如果NCP1200采用1V的最大電流調(diào)整點,則只要Q1被偏置(而不是正常配置下的1V),該IC就會在RSENSE上提供1.2V電壓。只要引腳2跳到較高的電壓值,如4V,從而表示失去穩(wěn)流狀態(tài)或嚴重過載,D1就通過Q4開始導通。這只晶體管緩沖反饋引腳阻抗:C3開始通過R5充電,而且當在25℃溫度下達到大約0.7V時,Q1就開路。分壓器消失了,電源不再保證很大的高峰值電流,VOUT下降,從而正常地觸發(fā)保護。因此,你只要選用所需的R5阻值和C3電容值,就可以插入某一延遲時間,使電源能應對瞬時過載。
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