浅谈开关电源的保护电路的设计

章建良 钟斌

摘 要：随着电器行业的迅速发展，开关电源的出现渐渐替代了传统线性电源，广泛出现在各行各业中，如军事行业，科学研究行业，LED灯，工业设备，电子信息通信行业，电力设备，半导体行业等。安全性成为开关电源的第一要素。对基本电源产品的性能要求外，对电源的的保护电路设计十分重要，如作为过压，过流，过热保护等，这就需要设计相应的开关电路的保护电路，以对设备正常运行中提供保障。本文主要针对开关电源的分析，提供了开关电源的保护电路设计的原则和开关电源的保护方法，在文章最后就两种保护设备简单介绍。

关键词：开关电源；保护电路；设计原则

一、开关电源简介

开关电源是基于电子行业的基础上，控制稳定输出电压的一种电源，开关电源主要由两部分构成，脉冲和调制系统。开关电源和传统线性电源之间存在差异，两者都是跟随输出功率的变化而变化。由于电子行业的进步和变革，开关电源也在不断的更新，提供更好的电力输出，对开关电源的发展存在重要性。开关电源在发展上，首要任务就是安全性。开关电源在行业中使用除了满足正常的功能之外，还要确保在恶劣的情况下也能高质量运行。因此，这就需要对开关电源进行改造，目的设计多种保护电路，如、过压，过流，过热等保护电路。所以，在开关电源中，多种保护电路的共同作用，有利于提高对电路的安全可靠性[1]。

由于科技行业的进步，电子设备的发展越来越快，与人们的日常息息相关，而电子设备对电源的需求是重要的，所以开关电源有着不可替代的影响。开关电源中包括晶体管和集成管两部分，每部分对电源的控制电路十分重要而且复杂，但是在不良环境下是存在一定的问题。对开关电源实现保护，基于开关电源的电路特性下，是对负载的一种负责。在开关电源保护电路的设计方案中，构建若干种电路安全保护系统，以确保开关电源的可靠性。

二、对开关电源保护电路的设计方案

（一）限制开关三极管的工作区域

在开关电源的工作选定，三极管的工作区域有所限制，原因是，在直流工作区，通过对三极管电流的限定值以保证输入电流的大小，目的在于防止开关电源被烧坏。在三极管正常工作下，输入输出电压不能超过限定电压，也就是说三极管的输入电流和电压严格控制在安全区，不能超越，这就起到对开关电源的电路保护作用[2]。

（二）限定電源稳压设备的输出

根据环境情况，合理考虑到电源稳压设备的电压的电压值，确保不能超过工程上规定的限定值。由于最大输出电流可以用电源稳压设备来显示，所以必须限定电源稳压在一定的安全值范围内。但是为了防止设备的智能效应，会对结果进行错误的显示，因此在设定安全值时，考虑到数据的上下浮动[3]。

（三）开关电源的电路保护方案

由开关电源的保护电路设计方案是多方面的，在提出具体的保护电路设计后，就要设计一些警报的方式，来及时传达电路的问题。警报的提示分为两类，一种是声音警报，另一种是光警报。对于声音警报来说，其设计较为复杂，但非常占有优势，在开关电源的保护电路上装载，对故障因素的产生，能及时被企业工作人员所知晓，并进行相应处理；对于光警报来说，对光线较弱的地区占有优势，可以直观的向工作人员传递故障的所在地点。开关电源的电路保障方案要根据具体情况具体分析。

在一些大型设备的生产制造中使用功率大、电源电路较为复杂，习惯应用电源断路设备和电源继电器等安全电路设备，能够自动及时的断开电源接入口，以改变设备的工作方式，并起到保护设备和工人安全的作用。对于开关电源的数字电路控制系统，应用三极管单管放大原理，能够节省成本的开支，提高电路的简化性。开关电源设计保护系统，虽然对电路安全带来不可替代的作用，但是对于电路保护系统的提升也存在重要影响，增加开关电源的有效时间。因此，对于开关电源的电路设计，有很大的要求，比如电源的使用时间，电路多采用数字化，应用原件种类要避免复杂程度，因此这对于在开关电源的电路设计中，是尤为重要的[4]。

三、简述两种开关电源保护法

（一）晶闸管保护法

在开关电源中应用的晶闸管保护法，其特征是并联分压的作用，将晶闸管与电阻通过并联方式连接。在晶闸管的正常工作时，需要在晶闸管的两极施加正偏电压，才能正常工作，以保护电路，如果晶闸管出现故障无法关闭，阴阳极的功能就无法实现。在一开始的时候，对晶闸管是处于截止状态，在电路中的电阻阻碍电流的通行；但是开关电源闭合之后，三极管导通，晶闸管开始触发工作并发出相应的电极，使电路处于工作范围之内。

（二）继电器保护法

开关电源的另一个保护法是继电器保护法，主要的电路结构如图所示，这是基于继电器和限流电阻形成的保护电路图。在开关电源闭合时，输入电压和限流电阻相互作用，并对滤波电容充电，这样能防止对电流的限制，再加上开关电源上的继电器对电容充电处理；当电容器的充电电压满足相应的继电器电压之后，图中节点处就会关闭，从而失去作用，使开关电源工作。、但是有时会因为时间上的原因，带来延时作用，就需要对继电器的触电做出相应的分析[5]。

总结

由于开关电压的电路设计系统较为复杂，所以在开关电源的设计方面就要合理考虑相应的方式，检查保护电路能够较快并且可靠，这对于开关电源来说具有时代性和技术性。不仅仅是对开关电源的保护电路设计的方案，也是开关电源的使用长久性的安排，因此在以后的工业或者其他行业中，就要调用电路安全措施，保证开关电源的有效性。

参考文献

[1]甘艳.开关电源的保护电路的设计[J].工业控制计算机，2017，30（03）：142+144.

[2]何玲，吴恒玉，王志刚.多功能开关电源保护电路的设计与实现[J].电子工业专用设备，2015，44（04）：7-13.

[3]赵庆苓.基于UC3842开关电源保护电路的设计[J].科技信息，2010（23）：36+420.

[4]赵虹.浅谈开关电源的电路保护[J].黑龙江科技信息，2009（30）：55.

[5]张海燕.开关电源的保护电路设计[J].重庆文理学院学报（自然科学版），2007（05）：33-36.

作者简介

章建良（1982年9月出生），男，汉族，籍贯为杭州富阳，单位为杭州时代照明电器有限公司。

（作者单位：杭州时代照明电器有限公司）