張健++劉曉杰++俞洋++崔淵++王云松++季威志++張正燁++張文曄

摘 要：為了解決開關(guān)電源電路運行中的安全問題，基于M51995A電源芯片設(shè)計了開關(guān)電源的過壓和過流保護電路。通過實驗仿真表明，保護電路在開關(guān)電源電路過壓、過流等特殊情況下，能夠起到有效的保護作用，該電路具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源；過壓保護；過流保護；M51995A電源芯片

中圖分類號：TM13 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）11-0-02

0 引 言

隨著時代的前進與社會的發(fā)展，開關(guān)電源已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵心變壓器電源。開關(guān)電源的集成化與小型化正逐步成為發(fā)展趨勢[1-3]，開關(guān)電源更是在計算機、通信、電器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4]。但開關(guān)電源系統(tǒng)若無性能良好的保護電路便很容易導(dǎo)致儀器壽命的縮短甚至使儀器受到損壞。由此可見，為了能夠讓開關(guān)電源在惡劣環(huán)境以及突發(fā)故障的情況下安全穩(wěn)定的工作，保護電路的設(shè)計就顯得尤為重要。開關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1 M51935AFP開關(guān)穩(wěn)壓芯片簡介

M51995A是一款開關(guān)電源初級PWM 控制芯片，專為AC/DC變換設(shè)計，芯片功能如表1所列。它主要包括振蕩器、PWM比較、反饋電壓檢測變換、PWM鎖存、過壓鎖存、欠壓鎖存、斷續(xù)工作電路、斷續(xù)方式和振蕩控制電路、驅(qū)動輸出及內(nèi)部基準電壓等。

M51995A既具有快速輸出和高頻振蕩能力，又具有快速響應(yīng)的電流限制功能[5]。此外，過流時采用斷續(xù)方式工作可以有效保護二次電路。該芯片的主要特征如下：

（1）工作頻率低于500 kHz；

（2）輸出電流能夠達到±2 A；

（3）輸出上升時間為60 s，下降時間為40 s；

（4）起動電流比較小，典型值為90 A；

（5）起動電壓為16 V，關(guān)閉電壓為10 V；

（6）起動電壓和關(guān)閉電壓的壓差大；

（7）過流保護采用斷續(xù)方式工作；

（7）用脈沖方法快速限制電流；

（8）欠壓、過壓鎖存電路。

3 實驗仿真分析

為進一步驗證所設(shè)計的開關(guān)電源保護電路的工作性能，我們采用計算機仿真軟件MultiSIM對所設(shè)計的保護電路做了軟件仿真測試。當電源輸出電壓為60 Hz正弦波、有效值為24 V時，電源保護電路的光耦控制OVP端的信號輸出狀態(tài)如圖4所示。

圖4中的仿真結(jié)果表明，輸出電壓信號變化控制光耦的導(dǎo)通，從而控制了光耦OVP端的電壓輸出，當電源輸出電壓在0 V-24 V期間時，光耦輸入端沒有電壓信號不導(dǎo)通，OVP端電壓為0，電路處于保護工作狀態(tài)；電壓在0+24 V期間時，光耦輸入端有電壓信號作用而導(dǎo)通，OVP端電壓為+5 V，電路處于正常工作狀態(tài)。當輸出電壓過高時，OVP端電壓為0，電路處于保護工作狀態(tài)。40 V電壓信號的狀態(tài)圖如圖5所示。

實驗仿真結(jié)果表明，當電源輸出電壓范圍為0+24 V時，開關(guān)電源電路正常工作；當電壓為負電壓時，光耦中的二極管反向截止，OVP端電壓為0，開關(guān)電源的保護電路工作，電源輸出為0；當輸出電壓高于+24 V時，OVP端電壓為0，開關(guān)電源進入保護電路工作狀態(tài)，電源輸出0。

4 結(jié) 語

本文基于M51995A電源芯片設(shè)計了開關(guān)電源的過壓和過流保護電路，通過計算機仿真結(jié)果表明，該電路設(shè)計合理，工作穩(wěn)定，電路設(shè)計可以有效降低電路的復(fù)雜程度和成本，能對開關(guān)電源電路進行有效保護，從而使電源運行安全可靠，設(shè)計完全能滿足系統(tǒng)性能的指標要求。

參考文獻

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[3] 關(guān)振源，張敏.基于電流型PWM控制器的隔離單端反激式開關(guān)電源[J].電子元器件應(yīng)用，2005（2）：21-23.

[4] 許燕雯.多路數(shù)控精密開關(guān)電源的控制系統(tǒng)研究[D].杭州：浙江大學， 2003.

[5] 高建強，徐見煒.基于M51995A的開關(guān)電源設(shè)計[J].科技視界，2011（6）：58-59.