MOS管-MOS管短路保護(hù)電路以及短路保護(hù)電路原理圖匯總-KIA MOS管
信息來源：本站 日期：2018-07-19
交流電源電壓正常時(shí)，繼電器吸合，接通負(fù)載（Rfz）回路。當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路故障時(shí)，KA兩端電壓迅速下降，KA釋放，切斷負(fù)載回路。同時(shí)，發(fā)光二極管VL點(diǎn)亮，指示電路發(fā)生短路。
這是一個(gè)自鎖的保護(hù)電路，短路時(shí)：Q3極被拉低，Q2導(dǎo)通，形成自鎖，迫使Q3截止，Q3截至后面負(fù)載沒有電壓，這時(shí)有沒有負(fù)載已經(jīng)沒有關(guān)系了，所以即使拿掉負(fù)載也不會(huì)有輸出。要想拿掉負(fù)載后恢復(fù)輸出，可以在Q3得CE結(jié)上接一個(gè)電阻，取1K左右。
C2和c3很重要，在自鎖后，重啟電路就靠這兩個(gè)電容，否則啟動(dòng)失敗。原理是上電時(shí)，電容兩端電壓不能突變，C2使得Q2基極在上電瞬間保持高電平，使得Q2不導(dǎo)通。C3則使得上電瞬間Q3基極保持低電平，使得Q3導(dǎo)通Vout有電壓。這樣R5位高電平，鎖住導(dǎo)通。
由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線不可靠，開關(guān)電源有時(shí)會(huì)出現(xiàn)缺相運(yùn)行的情況，且掉相運(yùn)行不易被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)電源處于缺相運(yùn)行時(shí)，整流橋某一臂無(wú)電流，而其它臂會(huì)嚴(yán)重過流造成損壞，同時(shí)使逆變器工作出現(xiàn)異常，因此必須對(duì)缺相進(jìn)行保護(hù)。檢測(cè)電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測(cè)電路。由于電流互感器檢測(cè)成本高、體積大，故開關(guān)電源中一般采用電子缺相保護(hù)電路。圖5是一個(gè)簡(jiǎn)單的電子缺相保護(hù)電路。三相平衡時(shí)，R1～R3結(jié)點(diǎn)H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當(dāng)缺相時(shí)，H點(diǎn)電位抬高，光耦輸出高電平，經(jīng)比較器進(jìn)行比較，輸出低電平，封鎖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。比較器的基準(zhǔn)可調(diào)，以便調(diào)節(jié)缺相動(dòng)作閾值。該缺相保護(hù)適用于三相四線制，而不適用于三相三線制。電路稍加變動(dòng)，亦可用高電平封鎖PWM信號(hào)。
圖是一種用于三相三線制電源缺相保護(hù)電路，A、B、C缺任何一相，光耦器輸出電平低于比較器的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓，比較器輸出低電平，封鎖PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)閉電源。比較器輸入極性稍加變動(dòng)，亦可用高電平封鎖PWM信號(hào)。這種缺相保護(hù)電路采用光耦隔離強(qiáng)電，安全可靠，RP1、RP2用于調(diào)節(jié)缺相保護(hù)動(dòng)作閾值。
在某些直流/直流轉(zhuǎn)換器中，芯片上的逐周期限流措施在短路期間可能不足以防止故障發(fā)生。一個(gè)非同步升壓轉(zhuǎn)換器可通過電感器和箝位二極管來提供一條從輸入端到短路處的直接通路。當(dāng)負(fù)載存在短路時(shí)，不管集成電路中限流保護(hù)功能如何，流過負(fù)載通路的極大電流可能會(huì)損壞箝位二極管、電感器和集成電路。在一個(gè) SEPIC（單端初級(jí)電感變換器）電路中，耦合電容會(huì)中斷這條道路。因此，當(dāng)負(fù)載存在短路時(shí)，也就不存在電流從輸入端流到輸出端的直接通路。但是，如果所要求的最短導(dǎo)通時(shí)間比專用負(fù)載周期還短，則電感器電流和開關(guān)電流就會(huì)迅速增大，造成集成電路故障、輸入端過載，或兩種情況兼而有之。甚至在某些降壓穩(wěn)壓器中，負(fù)載周期的種種限制有時(shí)也會(huì)使開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間過長(zhǎng)，以致無(wú)法在輸出短路時(shí)保持控制，特別是在極高頻率集成電路的輸入電壓非常高的時(shí)候。使用單個(gè)晶體管方法，可以在負(fù)載過載或短路致使電感電流開始失控時(shí)，將 VC 腳（誤差放大器的輸出端）電壓下拉，這樣就可以防止 SEPIC 電路發(fā)生短路故障。
高可靠性短路保護(hù)電路的實(shí)現(xiàn)電路如圖1所示，其中VMP是線性穩(wěn)壓器的功率MOS管，R1、R2為穩(wěn)壓器的反饋電阻;VMO和VMP管是電流鏡電路，VMOS管以一定的比例復(fù)制功率管的電流，通過電阻R4轉(zhuǎn)化為檢測(cè)電壓;晶體管VM1完成電平移位功能，最后接入由VM8～VM12等MOS管組成的比較器的正輸入端（Vinp），比較器的負(fù)輸入端（Vinm）與輸出端（0UT）相連;VM13、VM14組成二極管連接形式為負(fù)載的共源級(jí)放大電路;VM14和VMp1構(gòu)成電流鏡電路;晶體管VMp1完成對(duì)功率管VMP的開關(guān)控制，正常工作時(shí)，VMp1的柵級(jí)電位（Vcon）為高電平，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作，短路發(fā)生時(shí)，Vcon將為低電平，使功率管關(guān)斷。
當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，比較器的負(fù)輸入端電位（Vinm）為0 V;同時(shí)VM1管將導(dǎo)通，因此比較器的正輸入端電位大于0 V，最終比較器的輸出節(jié)點(diǎn)電位（Vcom）為高電平，在MOS管VM13、VM14作用下，控制信號(hào)Vcon將為低電平，最終VMP管的柵極電壓將升高，進(jìn)而關(guān)斷P功率管，實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)。實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)后，VM1管將關(guān)斷;VM3和VM4組成電流鏡，晶體管VM2的作用是保證電路在短路期間（VM1管關(guān)斷），比較器正輸入端的電壓始終高于比較器的負(fù)輸入端電壓（即使系統(tǒng)存在地平面噪聲），從而使Vcon電壓始終為低電平，確保電路在短路發(fā)生期間始終都能關(guān)斷P功率管，實(shí)現(xiàn)保護(hù)電路的高可靠性。同時(shí)當(dāng)短路發(fā)生時(shí)（即Vcon信號(hào)為低電平），VM7管正常工作，VM5管將導(dǎo)通，有一定的電流流向0UT端;因此一旦短路消除（即0UT端接有負(fù)載電阻），VM5管將對(duì)負(fù)載電容和負(fù)載電阻組成的并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)充電，0UT端電壓升高，Vcon信號(hào)將變?yōu)楦唠娖剑娐纷詣?dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。
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