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(lái)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(méi)有電壓，這時(shí)有沒(méi)有負(fù)載已經(jīng)沒(méi)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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)電感器和箝位二極管來(lái)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(guò)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(zhuān)用負(fù)載周期還短，則電感器電流和開(kāi)關(guān)電流就會(huì)迅速增大，造成集成電路故障、輸入端過(guò)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(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間過(guò)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(guò)載或短路致使電感電流開(kāi)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(guò)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(kāi)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?，電路自?dòng)恢復(fù)正常狀態(tài)。
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