過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（一）

如下圖所示，由R3，RP分壓電路中撿取市電的過電壓信號(hào)，經(jīng)過觸發(fā)二極管，驅(qū)動(dòng)微觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，使脫扣器動(dòng)作。漏電保護(hù)器的過載保護(hù)用干簧管繞制的線圈Lg利用剩余電流原理完成。

干簧管的常開觸點(diǎn)并接在試驗(yàn)按鈕SB上；線圈Lg串接在繞組W1上，當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定值時(shí)（過載設(shè)定值由線圈的線徑、匝數(shù)確定），干簧管的常開觸點(diǎn)便因磁化而閉合，相當(dāng)于試驗(yàn)按鈕SB閉合，則互感器T的一次側(cè)產(chǎn)生剩余電流，二次側(cè)信號(hào)便觸發(fā)VTH導(dǎo)通，脫扣器動(dòng)作，迅速切斷電源，其電氣原理與前面所講的漏電、過電壓保護(hù)動(dòng)作原理相同。下圖所示的電路比較完整地起到了過電壓、過電流、過載、漏電保護(hù)作用。

過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（二）

如圖所示是一種稱之為限流式的過載保護(hù)電路。電路中．VT3—VT6構(gòu)成復(fù)合互補(bǔ)對(duì)稱式功率放大輸出級(jí)電路，\rri、vr2、VD7、VD8和Rs、瑪?shù)葮?gòu)成過載保護(hù)電路，其中R和R9為取樣電阻器，其電阻值很小。

過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（三）

該電路具有斷相保護(hù)和過載保護(hù)功能。電路不采用電源變壓器，可縮小裝置的體積。

調(diào)節(jié)RP．使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，加在穩(wěn)壓管vsl上的電壓低于其擊穿電壓，三極管VTi截止，VTz導(dǎo)通，中間繼電器KA吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，接觸器KM自鎖。

當(dāng)W相斷電時(shí)，接觸器KM釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)；當(dāng)U相或V相斷電時(shí)，VS1擊穿，三極管VTi導(dǎo)通．VT2截止，KA、KM相繼失電釋放，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)過載時(shí)，Vsl擊穿，也起到停機(jī)保護(hù)作用。

過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（四）

為大家?guī)淼氖且豢铌P(guān)于25歐揚(yáng)聲器的過載保護(hù)電路設(shè)計(jì)，該過載保護(hù)電路功率為650mW，電源電壓12V，揚(yáng)聲器25歐。具體的電路設(shè)計(jì)和元器件規(guī)格請(qǐng)見下文詳細(xì)講解。如圖過載保護(hù)電路功率為650mW，電源電壓12V，揚(yáng)聲器25歐。部分元件規(guī)格：VT1：晶體管NB111EH/JVT2：晶體管：NR001EVT3：晶體管NA11EB/JVT4：晶體管NA12EB/J。

過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（五）

下面介紹一種采用霍耳元件作為傳感器的可控硅過流過載保護(hù)電路，此外它還具有過熱保護(hù)功能和聲光報(bào)警功能。電路原理圖見下。

基于霍爾元件的可控硅過流過載保護(hù)電路

它的基本工作原理是這樣的，由兩個(gè)Ｕ形磁體與兩個(gè)三端型集成霍耳元件組成一個(gè)帶有一定間隙的閉合磁路，作為電流的檢測(cè)系統(tǒng)，通過負(fù)載及可控硅電流的導(dǎo)線從磁路平面的中心穿過，在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，見圖２。當(dāng)通過可控硅的電流值在額定范圍之內(nèi)時(shí)，它在磁路中所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度較小，低于霍耳元件的動(dòng)作磁場(chǎng)強(qiáng)度，保護(hù)電路不動(dòng)作。而一旦發(fā)生過電流情況時(shí)，由于磁場(chǎng)強(qiáng)度大增，將超過霍耳元件的動(dòng)作強(qiáng)度，霍耳元件將被觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，同時(shí)也觸發(fā)保護(hù)電路，使其關(guān)閉主電路可控硅的觸發(fā)電路，并使可控硅在過零之后關(guān)斷。

電路中IC1和IC2為霍耳集成電路ULN3020，在平時(shí)正常工作時(shí)它們的輸出端役腳始終都為低電平，D2、D3截止，可控硅T1也處于關(guān)斷狀態(tài)，發(fā)光管L4不發(fā)光，正電源通過R6、L1、IC4、R5、VT到地形成一個(gè)回路，如果控制開關(guān)三極管VT的基極為高電平，它將處于導(dǎo)通狀態(tài)，從而使過零觸發(fā)器IC4開通，觸發(fā)雙向硅T3導(dǎo)通，負(fù)載RL得電工作，它們的電流將在磁路中產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度的峰值沒有達(dá)到兩個(gè)霍耳元件的開通磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)，IC1和IC2都保持原態(tài)不變。而一旦由于負(fù)載不正常，或其他原因?qū)е码娏鳟惓Ｔ龃髸r(shí)，IC1和IC2中有一只將處于短時(shí)高電平輸出狀態(tài)，從而通過D2或D3觸發(fā)可控硅T1導(dǎo)通，D5導(dǎo)通，使過零觸發(fā)器IC4關(guān)斷，而可控硅T3將在電源過零后關(guān)斷。與此同時(shí)，發(fā)光管L4點(diǎn)亮，D4也導(dǎo)通，蜂鳴器BU發(fā)出報(bào)警聲，可控硅T1能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài)，直到關(guān)閉控制電路的電源為止。

在這個(gè)電路中還有一套可控硅過熱保護(hù)電路，其中IC3為一只TO-220方式封裝的型號(hào)為67L070二腳溫度傳感開關(guān)元件，它的動(dòng)作溫度為70℃，在平時(shí)常溫狀態(tài)下為常閉狀態(tài)。它被安裝在可控硅T3的散熱器上。當(dāng)可控硅由于過負(fù)荷或其他原因而使功耗大大增加，一旦散熱器的溫度達(dá)到70℃時(shí)，IC3將從常閉轉(zhuǎn)為常開，這時(shí)T2將通過R10觸發(fā)導(dǎo)通，D6也導(dǎo)通，使IC4斷電截止，同時(shí)也使可控硅T3截止。與此同時(shí)，D7也導(dǎo)通，發(fā)光管L3被點(diǎn)亮，D6導(dǎo)通，蜂鳴器BU工作，發(fā)出報(bào)警聲音。可控硅T2也能夠一直保持導(dǎo)通狀態(tài)。最后直到關(guān)閉控制電源為止。

使霍耳元件動(dòng)作的電流大小可以通過調(diào)整兩個(gè)U形磁心之間的間隔來決定，對(duì)于本電路所使用的40A可控硅來說，應(yīng)將通過它的最大電流限制在小于40A這里所使用的磁心截面為5mm*4mm，兩磁心之間的間隔約為2.0mm左右，但由于不同磁性材料導(dǎo)磁率存在的差異以及霍耳元件的參數(shù)差異，具體間隔可能略有不同，實(shí)際保護(hù)電流的大小最好通過實(shí)測(cè)決定，并用膠封固在印刷板上。對(duì)兩只霍耳元件安裝的要求是，對(duì)正磁民截面，印字全部朝向一個(gè)方向。只有這樣才能使兩只霍耳元件分別檢測(cè)交流電流的正負(fù)半周。

為了作進(jìn)一步的保護(hù)，在主電路還設(shè)有一個(gè)32A的空氣開關(guān)，它的作用也是保護(hù)可控硅，同時(shí)也作為主電路的控制開關(guān)使用。

該保護(hù)電路的不足之處是當(dāng)負(fù)載及電路發(fā)生嚴(yán)重短路問題時(shí)，對(duì)可控硅的保護(hù)作用略顯不足，因?yàn)橐苍?jīng)出現(xiàn)過可控硅被燒短路的情況，這主要是由于在保護(hù)電路動(dòng)作之后，可控硅只能在電源過零之后才能自然關(guān)斷，而空氣開關(guān)的分?jǐn)嗨俣纫彩怯邢薜摹Ｋ栽诒匾獣r(shí)應(yīng)采用快熔等其他措施來進(jìn)行最后的短路保護(hù)。

過載保護(hù)電路圖設(shè)計(jì)（六）

開關(guān)電源的過載保護(hù)電路設(shè)計(jì)

1、恒功率控制過載保護(hù)電路

UC3842控制的電流型反激式開關(guān)電源原理圖如圖1所示，它采用雙環(huán)控制模式，一個(gè)是檢測(cè)輸出電壓的電壓外環(huán)，一個(gè)是檢測(cè)開關(guān)電流的電流內(nèi)環(huán)，而與電流內(nèi)環(huán)并行的是逐周期限流的功率限制模塊。其中Uin為全電壓范圍全橋整流后的直流電壓，Uth對(duì)應(yīng)PWM芯片的限制功率點(diǎn)，由于齊納二極管Z1的作用，Uth的電壓值鉗位在1V，使電感峰值電流受到限制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)功率限制。當(dāng)輸出負(fù)載達(dá)到功率限制點(diǎn)后，隨著負(fù)載電流的繼續(xù)增大，輸出電壓將降低，進(jìn)入恒功率控制階段;由于提供給控制芯片供電的輔助電源電壓反映輸出電壓，當(dāng)輸出電壓降低到一定程度，輔助電源將不能維持IC正常供電，電源將做重復(fù)的關(guān)斷重啟動(dòng)作，進(jìn)入打嗝模式（Hiccup-mode）保護(hù)階段;負(fù)載恢復(fù)正常后，電源恢復(fù)正常工作。根據(jù)上述原理可知圖2所示的恒功率控制過載保護(hù)電路輸出電壓與輸出電流關(guān)系。

值得注意的是，從開關(guān)電流取樣至開關(guān)管Q1關(guān)斷存在傳輸延遲，包括控制芯片從電流取樣輸入至輸出的傳輸延遲（UC3842的典型值是150ns）、開關(guān)管Q1的關(guān)斷延遲以及用于消除開關(guān)電流前沿尖峰的濾波電路造成的延遲。這段延遲時(shí)間會(huì)使在全電壓范圍工作（90~264Vac）的開關(guān)電源低壓工作與高壓工作的最大功率點(diǎn)不一致，實(shí)際應(yīng)用中需要加入輸入電壓補(bǔ)償電路進(jìn)行補(bǔ)償，以減小高輸入電壓與低輸入電壓時(shí)最大功率點(diǎn)的差異。如圖1所示，即該電路通過補(bǔ)償電阻RP、RS2對(duì)偵測(cè)的開關(guān)電流信號(hào)疊加一個(gè)隨輸入電壓變化的直流分量來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償作用。實(shí)際應(yīng)用中，RS2取值為1k：左右，以保證RP的取值足夠大以及對(duì)控制IC進(jìn)行保護(hù)。下面將分別介紹不連續(xù)導(dǎo)電模式（DCM）、連續(xù)導(dǎo)電模式（CCM）兩種情況下RP與RS1的求法。圖3為分別在兩種模式下補(bǔ)償后的開關(guān)電流波形圖。其中，Ith為UC3842的最大電流取樣輸入門限，其值為Uth與檢測(cè)電阻RS1的比值，ICL、ICH為低壓與高壓輸入時(shí)的補(bǔ)償電流，td為從開關(guān)電流取樣輸入至開關(guān)管Q1關(guān)斷的傳輸延遲，IPH為高輸入電壓時(shí)的開關(guān)電流峰值，IPL為低輸入電壓時(shí)的開關(guān)電流峰值。

與恒功率控制過載保護(hù)電路不同的是此類型的保護(hù)電路是通過檢測(cè)取樣電阻上的電壓，并與參考電壓比較來實(shí)現(xiàn)。圖4所示為恒電流控制型保護(hù)電路原理圖。

當(dāng)輸出電流達(dá)到電流保護(hù)值之前，電源工作在恒壓控制階段;當(dāng)輸出電流達(dá)到電流保護(hù)值時(shí)，進(jìn)入恒電流控制階段，負(fù)載再增大，輸出電流將被限制住，輸出電壓降低;隨著負(fù)載繼續(xù)增大，輸出電壓繼續(xù)降低，提供給IC供電的輔助電源電壓將不能維持IC正常供電，電源會(huì)進(jìn)入打嗝模式。故障消失后，電源恢復(fù)正常工作。輸出電流限制值：

Iomax=R4Uref/（R3+R4）RS2（7）

實(shí)際應(yīng)用中，電流取樣電阻RS2采用阻值較低的錳銅線電阻，以保證不在取樣電阻上產(chǎn)生太大損耗。Op2用來產(chǎn)生誤差信號(hào)調(diào)節(jié)PWM信號(hào)的脈寬用來實(shí)現(xiàn)恒壓控制，Op1用來實(shí)現(xiàn)恒流控制。有專用的芯片如TSM103可實(shí)現(xiàn)Op1，Op2的功能。恒電流控制過載保護(hù)電路廣泛應(yīng)用于給電池充電的場(chǎng)合，輸出電壓與電流的關(guān)系曲線如圖5所示。由于此種類型的保護(hù)電路也會(huì)進(jìn)入打嗝保護(hù)模式，此時(shí)的開關(guān)應(yīng)力較大。

3、延時(shí)鎖定關(guān)斷過載保護(hù)電路

一般來說保護(hù)后電源的狀態(tài)可分為鎖定狀態(tài)和可恢復(fù)狀態(tài)，其中打嗝保護(hù)模式就是一種可恢復(fù)的保護(hù)方式。

在某些高峰值負(fù)載應(yīng)用場(chǎng)合，如打印機(jī)電源等，在平均負(fù)載電流不超過額定電流以及元件能承受的電流與電壓應(yīng)力允許的前提下，電源在短時(shí)間內(nèi)可以允許過載工作，但過載工作時(shí)間過長(zhǎng)電源系統(tǒng)則認(rèn)為負(fù)載設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重故障，此時(shí)需要電源關(guān)斷并鎖定，以實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載設(shè)備的保護(hù)以及對(duì)電源本身的保護(hù)。基于此，本文提出一種延時(shí)鎖定保護(hù)電路。

UC3842以輸出補(bǔ)償引腳作為反饋信號(hào)輸入時(shí)，此腳的電壓會(huì)隨負(fù)載的增加而不斷上升，當(dāng)達(dá)到最大功率點(diǎn)時(shí)，此時(shí)輸出補(bǔ)償引腳的電壓約為5V，見圖1。所以可以在原邊用COMP腳的電壓來控制過功率點(diǎn)，如圖6所示，當(dāng)COMP腳電壓達(dá)到功率設(shè)置點(diǎn)電壓時(shí)Op1輸出高電平，通過R11給C4充電，當(dāng)充到R10上的分壓值時(shí)Op2輸出高電平，使Q2導(dǎo)通，由于Q1、Q2強(qiáng)烈的正反饋?zhàn)饔檬沟刃CR電路持續(xù)導(dǎo)通，通過Q2把COMP腳電壓拉低同時(shí)鎖定電源，只有當(dāng)AC重新再接入時(shí)才能恢復(fù)。

延時(shí)時(shí)間Tdelay可由下式來確定：

Tdelay=-R11C4ln（1-（R10UREF/（R9+R10）UOPmax）） ? ? ? ? ? ? ? （8）

式中，UOPmax為運(yùn)放輸出的最大電壓。

在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，可對(duì)延遲時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，也適用于不延遲保護(hù)的場(chǎng)合。由于此種保護(hù)方式保護(hù)后輸出電壓與電流近似為零，開關(guān)元件不工作，不承受開關(guān)應(yīng)力，因此鎖定關(guān)斷的保護(hù)方式是一種相對(duì)安全的保護(hù)方式。