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      6. 欠壓保護電路設計圖文介紹
        • 發布時間:2023-03-03 21:47:16
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        欠壓保護電路設計圖文介紹
        欠壓保護電路作用
        欠壓保護是指用電器在輸入電壓達不到工作電壓時,會切斷輸入電壓,有效保護用電器不因低電壓而反復起動導致損壞。當輸入電壓正常后,用電器自動恢復正常工作。
        由于短路故障等原因,線路電壓會在短時間內出現大幅度降低甚至消失的現象。它會給線路和電器設備帶來損傷。例如:使電動機疲倒、堵轉,從而產生數倍于額定電流的過電流,燒壞電動機;當電壓恢復時,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 。當線路電壓降低到臨界電壓時,保護電器的動作,稱為欠電壓保護,其任務主要是防止設備因過載而燒毀。當本路電壓 低于臨界電壓保護電器才動作的稱為失壓保護,其主要任務是防止電動機自起動。
        欠壓保護電路設計分析
        下列是原理圖,標注有寬電壓輸入經過電容共模電感,TVS管。這是常見的輸入電源處理,當然也會有防反接保護,D9的作用是保證MOS管GS電壓不會太高,一般最高25伏左右,臨界導通電壓4伏,也就是說9.1V肯定處于飽和導通狀態。
        欠壓保護電路
        一、當電壓由零伏上升時到達12V左右,Q2導通,D9導通導致Q5導通電源打開了,當電壓一直上升,Q2和D9狀態不變,然而當D6隨著電壓上升,導通電流達到Q4飽和電流,Q5的導通偏置電壓拉低,MOS管關閉。電源沒有輸出。
        二、當電壓又恢復到12V到60伏。Q2正常導通,Q4截止。MOS正常導通。當然要注意R17,R18電阻的功率。行為輸入電壓升高他的功率也會增加。
        在保護電壓的臨界點附近,會出現保護和正常工作的反復振蕩。
        比如保護電壓是12V,當電壓上升到12V時,保護電路開啟輸出,這里由于負載的增加,12V電壓稍有一點電壓的跌落,可能就幾十mV的跌落,保護電路又關閉輸出。
        從而在臨界點附近就出現了關閉/開啟的快速振蕩,可能造成設備的損壞。
        為了解決這個問題,我們需要設計一個具有遲滯效應的保護電路。
        可以用遲滯比較器來實現,遲滯比較器可以通過比較器的輸出正反饋實現,比如比較器的比較基準電壓是2.5V,滯回范圍是0.5V。
        則當輸入電壓從0V上升到2.5V時,比較器輸出低,比較基準電平下降為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.
        當輸入電壓從高電平下降到2.5V,比較器輸出高,比較基準電平上升為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.
        根據上面的分析,利用遲滯比較器設計以下的欠壓保護電路:
        欠壓保護電路
        D1是2.5V穩壓二極管,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,用于實現遲滯效果.
        可調電阻R8用來調節保護電壓,如果12V的保護電壓,可以將可調電阻的比例設置為20%左右.
        Q1的用來做開關控制用的PNP三極管,如果負載電流大,可以用PMOS替換.
        如果我們把可調電阻的比例設到20%,比較基準電壓為2.5/20%=12.5V
        根據電壓疊加原理,當比較器輸出低時,2.5V穩壓值在同相端的分壓為,2.47V.
        對應電源電壓為2.47/20%=12.35V.
        當比較器輸出高時,電源電壓為12V,同相端的電壓大概為2.585V.
        對應電源電壓為12.9V.
        也就是當電源電壓從0V上升,到12.9V以上時,Q1導通,電源打開,負載開始工作.當電源電壓從12.9V以上,下降到12.35V以下時,Q1截止,電源關閉,負載結束工作.
        所以該電路的滯回范圍為12.9-12.35=0.55V.
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