开关电源各种保护电路实例详解
输入欠压保护电路一
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
该电路属于输入欠压电路，当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电vcc，从而关闭输出。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能箭及实现原理)
当电源输入电压高于欠压保护设定点时， a 点电压高于 u4 的 vref ， u4 导通， b 点电压为低电平， 04 导通， vcc 供电正常：当输入电压低于保护电压时， a 点电压低于 u4 的 vref ， u4 截止， b 点电压为高电平， q4 截止，从而 vcc 没有电压，此时 vre 他为低电平，当输入电压逐渐升高时， a 点电压也逐渐升高，当高于 u4 的 vref ，模块又正常工作。 r4 可以设定欠压保护点的回差。
4、电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确
缺点：成本较高。
5、应用的注意事项：使用时注意 r ， ， rz 的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意 r1 ， rz 的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。
输入欠压保护电路二
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时，关闭输出；当输入电压升高到设定恢复值时，输出自动恢复正常。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输入电压在正常工作范围内时， va大于vd4的稳压值，vt4导通，vb为0电位，vt5截止， 此时保护电路不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，va小于vd4的稳压值，vt4截止，vb为高电位，vt5导通，将comp(芯片的1脚)拉到0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。 r21、vt6、r23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时，vt6导通，将r21与r2并联，
恢复时，vt6截止，
回差电压即为(vin’-vin)。
4、电路的优缺点
优点：电路形式简单，成本较低。
缺点：因稳压管vd4批次间稳压值的差异，导致欠压保护点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。
5、应用的注意事项：
vd4应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如r2应考虑多个并联以方便调试。
输出过压保护电路一
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于稳压值时，此电路会将输出电压钳位在设定值。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输出过压时，加在vd3上的电压大于其稳压值时，vd3导通，输出电压被钳位，同时通过ic4向原边反馈。
4、电路的优缺点
优点：电路形式简单，成本较低。
缺点：因稳压管vd3批次间稳压值的差异，导致过压钳位点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。
5、应用的注意事项：
vd3应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如r32应考虑多个并联以方便调试。
当过压保护电路起作用时，电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的电路，过压保护点应大于输出电压上调最大值。
输出过压保护电路二
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于正常值时，此电路会将输出电压稳定在设定值。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输出过压时，va>vref，ic3导通，通过ic4向原边反馈，输出电压稳定在设定的过压保护值。
4、电路的优缺点
优点：输出过压保护值可以精确设置。
缺点：相对稳压管钳位方式成本稍高一些。
5、应用的注意事项：
当过压保护电路起作用时，电路处于非正常工作状态。对于有输出电压上下调功能的电路，过压保护点应大于输出电压上调最大值。
过压保护自锁控制电路
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
上图中为隔离的自锁型控制电路。当过压保护信号control端给出一个高电平时，u1中的三极管导通，vcc为整个电路的供电端。vcc经r5给q2一个基极电流**，q1导通并进入饱和状态，shut端被q2拉至低电平，pwm关闭电源无输出。q2同时控制q1的导通。当 q2导通时，q1的基极电流经r2到地，q1导通，经r3再提供一个基极电流给q2，维持q2的导通。q1及r1、r2、r3构成了q2的正反馈电路。**
4、电路的优缺点
优点：可有效的进行自锁保护，整个电路等效于一个可控硅。
缺点： 整个电路需要一个固定的vcc。当pwm电源端无供电时，也需保证上图中vcc电压的存在。
5、应用的注意事项：
1)此电路要有持续的供电自锁才有效。
2)此电路不宜使用在无人值守的电源系统里。
过温保护电路
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
该电路属于过温保护电路，但温度高于设定的保护点时，关闭模块输出，当温度恢复后自动开启模块。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能箭及实现原理)当电源输入电压高于欠压保护设定点时， a 点电压高于 u4 的 vref ， u4 导通， b 点电压为低电平， 04 导通， vcc 供电正常：当输入电压低于保护电压时， a 点电压低于 u4 的 vref ， u4 截止， b 点电压为高电平， q4 截止，从而 vcc 没有电压，此时 vre 他为低电平，当输入电压逐渐升高时， a 点电压也逐渐升高，当高于 u4 的 vref ，模块又正常工作。 r4 可以设定欠压保护点的回差。
4、电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确
缺点：成本较高。
5、应用的注意事项：使用时注意 r ， ， rz 的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意 r1 ， rz 的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。
过温保护电路-热敏电阻
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
本电路采用热敏电阻检测基板温度，热敏电阻阻值随基板温度变化而变化， 热敏电阻阻值的变化导致运放输入电压变化，从而实现运放的翻转控制pwm芯片的输出，进而将模块关闭。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理，关键参数计算分析)：
r99热敏电阻是负温度系数热敏电阻，常温时，r99=100k，r99与r94的分压0.45v为u2运放的负输入，远低于运放的正输入2.5v(r23与r97分压)，因此运放的输出是高电平，对lm5025的ss端无影响，模块正常工作。
随着基板温度升高，r99电阻阻值减小，当减小到一定值时，使得运放的负输入大于正输入时，运放输出低电平，将lm5025的ss拉低，从而关闭模块输出；温度保护点可以适当调整r94，r23，r97的阻值而相应地调整。
模块关闭输出后(过温保护)，基板温度会降低，r99阻值会增大，运放的负输入会降低，为使运放的正常翻转，引入电阻r98，原理是运放输出低后，r98相当于与r97并联，将运放的基准变低，拉开运放正负输入的电压间距，从而实现温度回差。比如基板温度90℃时保护，80℃时开启。
4、关键参数计算分析
**4.1 运放正输入电压：vr97=vref2=5/(1+r23/r97)=5/(1+10/10)=2.5v**
**4.2 运放负输入电压vr94+0.007=vr97=5*r94/(r99+r94)+0.007，**
4.3 得出温度保护时热敏电阻的阻值：r99(t)=(vrefr24/(vrefr97/(r23+r97)-0.007))-r94
4.4 考虑容差时的计算见下表：
4.5 过温保护时，r99的值
4.6 r99-sdnt2012x104j4250ht(f)是负温度系数的热敏电阻，25°c时100k，过温保护时阻值10k左右(见上表)，计算温度为：
**rt=r*e(b(1/t1-1/t2)) t1=1/(ln(rt/r)/b+1/t2))**
**t2：常温25°c，上式中t2=273.15+25=298.15；b：4250±3%；r：25°c时的电阻值，100k，计算出的t1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=t1-273.15，是摄氏度。 rt：温度变化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，见上表**
4.7 回差
运放输出低后，电阻r98(51k)就并在r97上，将基准拉低，新的基准电压 vref1=vref (r98//r97)/(r23+r98//r97)=2.28v 达到2.44v时，r99的阻值r99=vref*r94/vref1-r94=11.9k r99达到10.49k时，温度按下表计算**
**温度回差=82.6-77.3=5.3℃**
5、电路的优缺点
优点： 温度保护点及温度回差很容进行调整
缺点： 温度准确度偏低
电路比采用温度开关略复杂
温度保护时反映的是热敏电阻附近的基板温度，不能反映模块的最高器件的温度，不过这可以在设计时解决，比如基板温度在90℃保护，实际板上器件最高温度已达130℃，就可以适当调整温度保护点，从而起到保护作用。
6、应用的注意事项
尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。
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1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
该电路属于输入欠压电路，当输入电压低于保护电压时拉低控制芯片的供电vcc，从而关闭输出。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能箭及实现原理)
当电源输入电压高于欠压保护设定点时， a 点电压高于 u4 的 vref ， u4 导通， b 点电压为低电平， 04 导通， vcc 供电正常：当输入电压低于保护电压时， a 点电压低于 u4 的 vref ， u4 截止， b 点电压为高电平， q4 截止，从而 vcc 没有电压，此时 vre 他为低电平，当输入电压逐渐升高时， a 点电压也逐渐升高，当高于 u4 的 vref ，模块又正常工作。 r4 可以设定欠压保护点的回差。
4、电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确
缺点：成本较高。
5、应用的注意事项：使用时注意 r ， ， rz 的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意 r1 ， rz 的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。
输入欠压保护电路二
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
输入欠压保护电路。当输入电压低于设定欠压值时，关闭输出；当输入电压升高到设定恢复值时，输出自动恢复正常。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输入电压在正常工作范围内时， va大于vd4的稳压值，vt4导通，vb为0电位，vt5截止， 此时保护电路不起作用；当输入电压低于设定欠压值时，va小于vd4的稳压值，vt4截止，vb为高电位，vt5导通，将comp(芯片的1脚)拉到0电位，芯片关闭输出，从而实现了欠压保护功能。 r21、vt6、r23组成欠压关断、恢复时的回差电路。当欠压关断时，vt6导通，将r21与r2并联，
恢复时，vt6截止，
回差电压即为(vin’-vin)。
4、电路的优缺点
优点：电路形式简单，成本较低。
缺点：因稳压管vd4批次间稳压值的差异，导致欠压保护点上下浮动，大批量生产时需经常调试相关参数。
5、应用的注意事项：
vd4应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如r2应考虑多个并联以方便调试。
输出过压保护电路一
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于稳压值时，此电路会将输出电压钳位在设定值。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输出过压时，加在vd3上的电压大于其稳压值时，vd3导通，输出电压被钳位，同时通过ic4向原边反馈。
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优点：电路形式简单，成本较低。
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vd3应该选温度系数较好的稳压管，需调试的元件如r32应考虑多个并联以方便调试。
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输出过压保护电路。当有高于正常输出电压范围的外加电压加到输出端或电路本身故障(开环或其他)导致输出电压高于正常值时，此电路会将输出电压稳定在设定值。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
输出过压时，va>vref，ic3导通，通过ic4向原边反馈，输出电压稳定在设定的过压保护值。
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过压保护自锁控制电路
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理)：
上图中为隔离的自锁型控制电路。当过压保护信号control端给出一个高电平时，u1中的三极管导通，vcc为整个电路的供电端。vcc经r5给q2一个基极电流**，q1导通并进入饱和状态，shut端被q2拉至低电平，pwm关闭电源无输出。q2同时控制q1的导通。当 q2导通时，q1的基极电流经r2到地，q1导通，经r3再提供一个基极电流给q2，维持q2的导通。q1及r1、r2、r3构成了q2的正反馈电路。**
4、电路的优缺点
优点：可有效的进行自锁保护，整个电路等效于一个可控硅。
缺点： 整个电路需要一个固定的vcc。当pwm电源端无供电时，也需保证上图中vcc电压的存在。
5、应用的注意事项：
1)此电路要有持续的供电自锁才有效。
2)此电路不宜使用在无人值守的电源系统里。
过温保护电路
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
该电路属于过温保护电路，但温度高于设定的保护点时，关闭模块输出，当温度恢复后自动开启模块。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能箭及实现原理)当电源输入电压高于欠压保护设定点时， a 点电压高于 u4 的 vref ， u4 导通， b 点电压为低电平， 04 导通， vcc 供电正常：当输入电压低于保护电压时， a 点电压低于 u4 的 vref ， u4 截止， b 点电压为高电平， q4 截止，从而 vcc 没有电压，此时 vre 他为低电平，当输入电压逐渐升高时， a 点电压也逐渐升高，当高于 u4 的 vref ，模块又正常工作。 r4 可以设定欠压保护点的回差。
4、电路的优缺点该电路的优点：电路简单，保护点精确
缺点：成本较高。
5、应用的注意事项：使用时注意 r ， ， rz 的取值，有时候需要两个电阻并联才能得到需要的保护点。还需要注意 r1 ， rz 的温度系数，否则高低温时，欠压保护点相差较大。
过温保护电路-热敏电阻
1、概述(电路类别、实现主要功能描述)：
本电路采用热敏电阻检测基板温度，热敏电阻阻值随基板温度变化而变化， 热敏电阻阻值的变化导致运放输入电压变化，从而实现运放的翻转控制pwm芯片的输出，进而将模块关闭。
2、电路组成(原理图)：
3、工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理，关键参数计算分析)：
r99热敏电阻是负温度系数热敏电阻，常温时，r99=100k，r99与r94的分压0.45v为u2运放的负输入，远低于运放的正输入2.5v(r23与r97分压)，因此运放的输出是高电平，对lm5025的ss端无影响，模块正常工作。
随着基板温度升高，r99电阻阻值减小，当减小到一定值时，使得运放的负输入大于正输入时，运放输出低电平，将lm5025的ss拉低，从而关闭模块输出；温度保护点可以适当调整r94，r23，r97的阻值而相应地调整。
模块关闭输出后(过温保护)，基板温度会降低，r99阻值会增大，运放的负输入会降低，为使运放的正常翻转，引入电阻r98，原理是运放输出低后，r98相当于与r97并联，将运放的基准变低，拉开运放正负输入的电压间距，从而实现温度回差。比如基板温度90℃时保护，80℃时开启。
4、关键参数计算分析
**4.1 运放正输入电压：vr97=vref2=5/(1+r23/r97)=5/(1+10/10)=2.5v**
**4.2 运放负输入电压vr94+0.007=vr97=5*r94/(r99+r94)+0.007，**
4.3 得出温度保护时热敏电阻的阻值：r99(t)=(vrefr24/(vrefr97/(r23+r97)-0.007))-r94
4.4 考虑容差时的计算见下表：
4.5 过温保护时，r99的值
4.6 r99-sdnt2012x104j4250ht(f)是负温度系数的热敏电阻，25°c时100k，过温保护时阻值10k左右(见上表)，计算温度为：
**rt=r*e(b(1/t1-1/t2)) t1=1/(ln(rt/r)/b+1/t2))**
**t2：常温25°c，上式中t2=273.15+25=298.15；b：4250±3%；r：25°c时的电阻值，100k，计算出的t1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=t1-273.15，是摄氏度。 rt：温度变化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，见上表**
4.7 回差
运放输出低后，电阻r98(51k)就并在r97上，将基准拉低，新的基准电压 vref1=vref (r98//r97)/(r23+r98//r97)=2.28v 达到2.44v时，r99的阻值r99=vref*r94/vref1-r94=11.9k r99达到10.49k时，温度按下表计算**
**温度回差=82.6-77.3=5.3℃**
5、电路的优缺点
优点： 温度保护点及温度回差很容进行调整
缺点： 温度准确度偏低
电路比采用温度开关略复杂
温度保护时反映的是热敏电阻附近的基板温度，不能反映模块的最高器件的温度，不过这可以在设计时解决，比如基板温度在90℃保护，实际板上器件最高温度已达130℃，就可以适当调整温度保护点，从而起到保护作用。
6、应用的注意事项
尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。
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