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  • 欠压保护电路设计图文介绍
    • 发布时间:2023-03-03 21:47:16
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    欠压保护电路设计图文介绍
    欠压保护电路作用
    欠压保护是指用电器在输入电压达不到工作电压时,会切断输入电压,有效保护用电器不因低电压而反复起动导致损坏。当输入电压正常后,用电器自动恢复正常工作。
    由于短路故障等原因,线路电压会在短时间内出现大幅度降低甚至消失的现象。它会给线路和电器设备带来损伤。例如:使电动机疲倒、堵转,从而产生数倍于额定电流的过电流,烧坏电动机;当电压恢复时,大量电动机的自起动又会使电动机的电压大幅度下降,造成危害。
    引起电动机疲倒的电压称为临界电压 。当线路电压降低到临界电压时,保护电器的动作,称为欠电压保护,其任务主要是防止设备因过载而烧毁。当本路电压 低于临界电压保护电器才动作的称为失压保护,其主要任务是防止电动机自起动。
    欠压保护电路设计分析
    下列是原理图,标注有宽电压输入经过电容共模电感,TVS管。这是常见的输入电源处理,当然也会有防反接保护,D9的作用是保证MOS管GS电压不会太高,一般最高25伏左右,临界导通电压4伏,也就是说9.1V肯定处于饱和导通状态。
    欠压保护电路
    一、当电压由零伏上升时到达12V左右,Q2导通,D9导通导致Q5导通电源打开了,当电压一直上升,Q2和D9状态不变,然而当D6随着电压上升,导通电流达到Q4饱和电流,Q5的导通偏置电压拉低,MOS管关闭。电源没有输出。
    二、当电压又恢复到12V到60伏。Q2正常导通,Q4截止。MOS正常导通。当然要注意R17,R18电阻的功率。行为输入电压升高他的功率也会增加。
    在保护电压的临界点附近,会出现保护和正常工作的反复振荡。
    比如保护电压是12V,当电压上升到12V时,保护电路开启输出,这里由于负载的增加,12V电压稍有一点电压的跌落,可能就几十mV的跌落,保护电路又关闭输出。
    从而在临界点附近就出现了关闭/开启的快速振荡,可能造成设备的损坏。
    为了解决这个问题,我们需要设计一个具有迟滞效应的保护电路。
    可以用迟滞比较器来实现,迟滞比较器可以通过比较器的输出正反馈实现,比如比较器的比较基准电压是2.5V,滞回范围是0.5V。
    则当输入电压从0V上升到2.5V时,比较器输出低,比较基准电平下降为2.25V。
    此时,输入电压稍有跌落,只要不低于2.25V,就不会再输出高.
    当输入电压从高电平下降到2.5V,比较器输出高,比较基准电平上升为2.75V.
    此时,输入电压稍有上升,只要不高于2.75V,就不会再输出低.
    根据上面的分析,利用迟滞比较器设计以下的欠压保护电路:
    欠压保护电路
    D1是2.5V稳压二极管,可以用高精度的TL431替换.
    U1A是运放LM339,输出高时为开漏,所以输出通过R4上拉至电源,
    R3是正反馈电阻,用于实现迟滞效果.
    可调电阻R8用来调节保护电压,如果12V的保护电压,可以将可调电阻的比例设置为20%左右.
    Q1的用来做开关控制用的PNP三极管,如果负载电流大,可以用PMOS替换.
    如果我们把可调电阻的比例设到20%,比较基准电压为2.5/20%=12.5V
    根据电压叠加原理,当比较器输出低时,2.5V稳压值在同相端的分压为,2.47V.
    对应电源电压为2.47/20%=12.35V.
    当比较器输出高时,电源电压为12V,同相端的电压大概为2.585V.
    对应电源电压为12.9V.
    也就是当电源电压从0V上升,到12.9V以上时,Q1导通,电源打开,负载开始工作.当电源电压从12.9V以上,下降到12.35V以下时,Q1截止,电源关闭,负载结束工作.
    所以该电路的滞回范围为12.9-12.35=0.55V.
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