限流原理

眾所周知，當(dāng)電源的輸出端超過額定負(fù)載或短路時(shí) ，會(huì)對(duì)電源造成損壞。針對(duì)于這種現(xiàn)象，我們?cè)谠O(shè)計(jì)電源時(shí)要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行限流保護(hù)設(shè)計(jì)。以下幾種方法都是常用的電流控制方法：

第一種：?初級(jí)參考直接驅(qū)動(dòng)方式的電源可設(shè)計(jì)到輸入端，如下圖所示

圖中兩種電路的工作原理是：

（a） 圖：在輸出端有過載或短路情況發(fā)生時(shí)，此時(shí)初級(jí)電流會(huì)很快的增加，Rsc 上的就會(huì)產(chǎn)生電壓，此電壓超過 B-E 的導(dǎo)通電壓，那么 Q2 就會(huì)導(dǎo)通，就會(huì)把 Q2 集電極電位拉到地，如果接的是震蕩電路此時(shí)就會(huì)導(dǎo)至震蕩電路停止工作，從而達(dá)到保護(hù)的目的。

Rsc 的取值是：Rsc=Vbe/Ip

（b）圖中的電路是一種常用的限流保護(hù)電路，在反擊或者正激電路中受到設(shè)計(jì)者的歡迎。他的工作過程和（a）圖的工作過程有些類似，但是他有些很好的優(yōu)點(diǎn)，首先，比較器的電流限制激發(fā)臨限電壓可預(yù)制到一個(gè)精確的且可預(yù)制的準(zhǔn)位上，這就相當(dāng)于雙極性三極管有較大 Vbe 電壓范圍的臨限電壓值，

其次是此臨限電壓足夠的小，基本上是 100MV 和 200MV，因此電流限制電阻就可較小，這樣就可以提高效率。

第二種：應(yīng)用在基極驅(qū)動(dòng)器的電流限制電路

上圖所畫的電流限制電路圖適合于各種電路的電源供應(yīng)器。此種電路的輸出部分是與控制電路共地的。

工作原理是：在正常的工作情況下，流入到 Rsc 上的 I l 不會(huì)產(chǎn)生很大的壓降，那么就不會(huì)使 Q1 導(dǎo)通，若負(fù)載電流足夠大就會(huì)在 Rsc 上產(chǎn)生電壓，使 Q1 導(dǎo)通。若 Q1 在 OFF 狀態(tài)時(shí)，而且 Ic1=0 時(shí) C1 會(huì)全部放電掉，因此 Q2 也會(huì)

處于 OFF 狀態(tài)，如果 Il 電流逐漸增加時(shí)，則 Il*Rsc=VbeQ1+Ib1R1

此時(shí)會(huì)集電極會(huì)有電流 Ic1 流過，并有下面的時(shí)間常數(shù)將 C1 充電

T=R2*C1

那么 C1 上的電壓是：

Vc1=Ib2R3+VbeQ2

為了使為了使電容器電壓的負(fù)載效應(yīng)減到最低值，我們可選用具有較高的 HFE 的管子來代替 Q2，這樣可以把基極電流限制在微安培，我們?cè)谶x擇電阻?R4 時(shí)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 R3. 這樣當(dāng)電流過載時(shí)，C1?電容會(huì)快速放電。R2 的取值如下：

IBL=（V1-VBEQ1）/R1

而且 Ic1=HfeQ1IBLMAX

所以，R2》=（V1-VCEMAX）R1/（V1-VBEQ1）

在適當(dāng)?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/design/">電路設(shè)計(jì)上，VCE 能夠快速的到達(dá)其電壓值，并將 Q2 三極管偏壓到導(dǎo)通狀態(tài)，這樣一來就可以關(guān)閉穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

當(dāng)過載除去后，電路會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到工作狀態(tài)。如果使用具有固定電流限制比較器的 IC PWM 控制電路，則圖一 B 的電路，我們將電流限制電阻器?RSC 放到輸出的正端上，就能獲得良好的電流限制效果。

以上這兩種方法在檢測(cè)電流情況都工作良好。但是功率電阻器 RSC 的存在可能會(huì)影響設(shè)計(jì)師的喜好，尤其是在高電流輸出下會(huì)造成功率的消耗，影響到整機(jī)的效率。針對(duì)于此，后來工程師采用另一種方法來克服這種問題，那就是用變壓器來檢測(cè)過電流。并且電路中無消耗功率的元器件，如圖所示

工作原理是：T1 用來檢測(cè)負(fù)載電流 IL，因此電阻 R1 會(huì)有成比例的電壓產(chǎn)生，D3 為整流二極管，R3 C1 整流后的濾波電路，若電流過載發(fā)生時(shí)，電容器 C1 上的電壓會(huì)逐漸增加，直到穩(wěn)壓二極管 Z1 的導(dǎo)通，此時(shí)三極管 Q1 也會(huì)導(dǎo)通，因此 Q1 集電極上的信號(hào)可以關(guān)閉穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

要注意的是：T1 的設(shè)計(jì)，材料的選擇要用陶鐵磁和 MPP 的環(huán)形鐵芯，但是鐵芯不能工作在飽和狀態(tài)，圈數(shù)的設(shè)計(jì)：

初級(jí)圈數(shù)一般選一圈，次級(jí)圈數(shù)的選擇由次級(jí)的電壓所決定，

NP/NS=IS/IP

由于 IR=VS/R1

因此在最大指定負(fù)載電流 IC 情況下，次級(jí)圈數(shù)必須能在電容器 C1 上產(chǎn)生所期望的電壓值，所以

NS=NP*IRR1/（Vs+Vd3）

至此我們就可以繞制一個(gè)精確的變壓器，而在實(shí)際的電路測(cè)試上必須在圈數(shù)上稍做調(diào)整，以便能做到最佳的性能。

還有一種電流限制電路：

如圖所示

不管是放在電源的輸入端或是輸出端部分都能做到很好的效果，同樣的電路也能適合于多路輸出的電源供應(yīng)器，但是有一點(diǎn)，對(duì)于多組輸出要使得各個(gè)電流限制能達(dá)到其作用，這個(gè)工程會(huì)比較大，上圖的工作原理是：

T1 用來檢測(cè) T2 的初級(jí)電流，T1 后經(jīng)二極管整流后電容濾波，可變電阻 R1 用來設(shè)定比較器輸入端的臨限電壓，在正常工作情況下，比較器的?Vref 參考輸入端電壓會(huì)高于電位器Ｒ１上的電壓，此時(shí)比較器的輸出會(huì)在高電平，此時(shí)的 555 單激發(fā)ＩＣ（單激多諧振蕩器）會(huì)有低電平的輸出，使Ｑ１保持在關(guān)閉狀態(tài)．

如果過載發(fā)生時(shí)，電壓 V1 會(huì)高于 VREF，使的比較器在底電位，IC?輸入端由高電位至低電位的轉(zhuǎn)換過程，會(huì)在 IC555 輸出端產(chǎn)生單激輸出，而將 Q1 導(dǎo)通，C 極連到關(guān)閉的輸入端或是 PWM 電路的柔和啟動(dòng)電容器上，所以會(huì)牽引到低電平。而終止了輸出轉(zhuǎn)換脈波，并將穩(wěn)壓器關(guān)閉，如果過栽情況持續(xù)著，電源會(huì)處于打嗝狀態(tài)中，就是它會(huì)以 IC555 單激 RC 時(shí)間常數(shù)的周期在 ON 與 OFF 狀態(tài)之間，不停的轉(zhuǎn)換，直到過載去除后，電路才會(huì)恢復(fù)恢復(fù)到正常狀態(tài)中。