欠壓保護(hù)電路作用
欠壓保護(hù)是指用電器在輸入電壓達(dá)不到工作電壓時,會切斷輸入電壓,有效保護(hù)用電器不因低電壓而反復(fù)起動導(dǎo)致?lián)p壞。當(dāng)輸入電壓正常后,用電器自動恢復(fù)正常工作。
由于短路故障等原因,線路電壓會在短時間內(nèi)出現(xiàn)大幅度降低甚至消失的現(xiàn)象。它會給線路和電器設(shè)備帶來損傷。例如:使電動機疲倒、堵轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的過電流,燒壞電動機;當(dāng)電壓恢復(fù)時,大量電動機的自起動又會使電動機的電壓大幅度下降,造成危害。
引起電動機疲倒的電壓稱為臨界電壓 。當(dāng)線路電壓降低到臨界電壓時,保護(hù)電器的動作,稱為欠電壓保護(hù),其任務(wù)主要是防止設(shè)備因過載而燒毀。當(dāng)本路電壓 低于臨界電壓保護(hù)電器才動作的稱為失壓保護(hù),其主要任務(wù)是防止電動機自起動。
欠壓保護(hù)電路設(shè)計分析
下列是原理圖,標(biāo)注有寬電壓輸入經(jīng)過電容共模電感,TVS管。這是常見的輸入電源處理,當(dāng)然也會有防反接保護(hù),D9的作用是保證MOS管GS電壓不會太高,一般最高25伏左右,臨界導(dǎo)通電壓4伏,也就是說9.1V肯定處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
一、當(dāng)電壓由零伏上升時到達(dá)12V左右,Q2導(dǎo)通,D9導(dǎo)通導(dǎo)致Q5導(dǎo)通電源打開了,當(dāng)電壓一直上升,Q2和D9狀態(tài)不變,然而當(dāng)D6隨著電壓上升,導(dǎo)通電流達(dá)到Q4飽和電流,Q5的導(dǎo)通偏置電壓拉低,MOS管關(guān)閉。電源沒有輸出。
二、當(dāng)電壓又恢復(fù)到12V到60伏。Q2正常導(dǎo)通,Q4截止。MOS正常導(dǎo)通。當(dāng)然要注意R17,R18電阻的功率。行為輸入電壓升高他的功率也會增加。
在保護(hù)電壓的臨界點附近,會出現(xiàn)保護(hù)和正常工作的反復(fù)振蕩。
比如保護(hù)電壓是12V,當(dāng)電壓上升到12V時,保護(hù)電路開啟輸出,這里由于負(fù)載的增加,12V電壓稍有一點電壓的跌落,可能就幾十mV的跌落,保護(hù)電路又關(guān)閉輸出。
從而在臨界點附近就出現(xiàn)了關(guān)閉/開啟的快速振蕩,可能造成設(shè)備的損壞。
為了解決這個問題,我們需要設(shè)計一個具有遲滯效應(yīng)的保護(hù)電路。
可以用遲滯比較器來實現(xiàn),遲滯比較器可以通過比較器的輸出正反饋實現(xiàn),比如比較器的比較基準(zhǔn)電壓是2.5V,滯回范圍是0.5V。
則當(dāng)輸入電壓從0V上升到2.5V時,比較器輸出低,比較基準(zhǔn)電平下降為2.25V。
此時,輸入電壓稍有跌落,只要不低于2.25V,就不會再輸出高.
當(dāng)輸入電壓從高電平下降到2.5V,比較器輸出高,比較基準(zhǔn)電平上升為2.75V.
此時,輸入電壓稍有上升,只要不高于2.75V,就不會再輸出低.
根據(jù)上面的分析,利用遲滯比較器設(shè)計以下的欠壓保護(hù)電路:
D1是2.5V穩(wěn)壓二極管,可以用高精度的TL431替換.
U1A是運放LM339,輸出高時為開漏,所以輸出通過R4上拉至電源,
R3是正反饋電阻,用于實現(xiàn)遲滯效果.
可調(diào)電阻R8用來調(diào)節(jié)保護(hù)電壓,如果12V的保護(hù)電壓,可以將可調(diào)電阻的比例設(shè)置為20%左右.
Q1的用來做開關(guān)控制用的PNP三極管,如果負(fù)載電流大,可以用PMOS替換.
如果我們把可調(diào)電阻的比例設(shè)到20%,比較基準(zhǔn)電壓為2.5/20%=12.5V
根據(jù)電壓疊加原理,當(dāng)比較器輸出低時,2.5V穩(wěn)壓值在同相端的分壓為,2.47V.
對應(yīng)電源電壓為2.47/20%=12.35V.
當(dāng)比較器輸出高時,電源電壓為12V,同相端的電壓大概為2.585V.
對應(yīng)電源電壓為12.9V.
也就是當(dāng)電源電壓從0V上升,到12.9V以上時,Q1導(dǎo)通,電源打開,負(fù)載開始工作.當(dāng)電源電壓從12.9V以上,下降到12.35V以下時,Q1截止,電源關(guān)閉,負(fù)載結(jié)束工作.
所以該電路的滯回范圍為12.9-12.35=0.55V.
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