開(kāi)關(guān)電源原理
開(kāi)關(guān)電源是一種電壓轉化電路，首要的作業(yè)內容是升壓和降壓，廣泛運用于現代電子產(chǎn)品。因為開(kāi)關(guān)三極管總是作業(yè)在“開(kāi)”和“關(guān)”的狀況，所以叫開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源本質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路，這種轉化電能的方法，不僅運用在電源電路，在其它的電路運用也很遍及，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開(kāi)關(guān)電源與變壓器相比具有用率高、穩性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)，缺陷是功率相對較小，而且會(huì )對電路產(chǎn)生高頻干擾,變壓器反饋式振蕩電路，能產(chǎn)生有規律的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反饋式振蕩電路就是能滿(mǎn)足這種條件的電路。
1防浪涌軟啟動(dòng)電路
開(kāi)關(guān)電源的輸入電路大都選用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線(xiàn)電源合閘瞬間，因為電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會(huì )構成很大的浪涌電流，特別是大功率開(kāi)關(guān)電源，選用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流，重者往往會(huì )導致輸入熔斷器燒斷或合閘開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，整流橋過(guò)流損壞;輕者也會(huì )使空氣開(kāi)關(guān)合不上閘。這種現象均會(huì )形成開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常作業(yè)，為此簡(jiǎn)直所有的開(kāi)關(guān)電源都設置了避免流涌電流的軟啟動(dòng)電路，以確保電源正常而牢靠運轉。
2過(guò)壓、欠壓及過(guò)熱維護電路
進(jìn)線(xiàn)電源過(guò)壓及欠壓對開(kāi)關(guān)電源形成的損害，首要表現在器材因接受的電壓及電流應力超出正常運用的范圍而損壞，一起因電氣性能指標被破壞而不能滿(mǎn)足要求。因而對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此選用過(guò)壓、欠壓維護以進(jìn)步電源的牢靠性和安全性。溫度是影響電源設備牢靠性的最重要因素。根據有關(guān)材料剖析標明，電子元器材溫度每升高2℃，牢靠性下降10%，溫升50℃時(shí)的作業(yè)壽數只要溫升25℃時(shí)的1/6，為了避免功率器材過(guò)熱形成損壞，在開(kāi)關(guān)電源中亦需要設置過(guò)熱維護電路。
3缺相維護電路
因為電網(wǎng)本身原因或電源輸入接線(xiàn)不牢靠，開(kāi)關(guān)電源有時(shí)會(huì )出現缺相運轉的狀況，且掉相運轉不易被及時(shí)發(fā)現。當電源處于缺相運轉時(shí)，整流橋某一臂無(wú)電流，而其它臂會(huì )嚴峻過(guò)流形成損壞，一起使逆變器作業(yè)出現異常，因而有必要對缺相進(jìn)行維護。檢測電網(wǎng)缺相通常選用電流互感器或電子缺相檢測電路。因為電流互感器檢測成本高、體積大，故開(kāi)關(guān)電源中一般選用電子缺相維護電路。三相平衡時(shí)，R1～R3結點(diǎn)H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當缺相時(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，封閉驅動(dòng)信號。比較器的基準可調，以便調理缺相動(dòng)作閾值。該缺相維護適用于三相四線(xiàn)制，而不適用于三相三線(xiàn)制。電路稍加變動(dòng)，亦可用高電平封閉PWM信號。
4短路防護
開(kāi)關(guān)電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴峻的毛病，短路維護是否牢靠，是影響開(kāi)關(guān)電源牢靠性的重要因素。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)兼有場(chǎng)效應晶體管輸入阻抗高、驅動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓下降的特色，是現在中、大功率開(kāi)關(guān)電源最遍及運用的電力電子開(kāi)關(guān)器材。IGBT可以接受的短路時(shí)刻取決于它的飽和壓降和短路電流的大小，一般僅為幾μs至幾十μs。短路電流過(guò)大不僅使短路接受時(shí)刻縮短，而且使關(guān)斷時(shí)電流下降率di/dt過(guò)大，因為漏感及引線(xiàn)電感的存在，導致IGBT集電極過(guò)電壓，該過(guò)電壓可在器材內部產(chǎn)生擎住效應使IGBT確定失效，一起高的過(guò)電壓會(huì )使IGBT擊穿。因而，當出現短路過(guò)流時(shí)，有必要采納有用的維護措施。為了實(shí)現IGBT的短路維護，則有必要進(jìn)行過(guò)流檢測。適用IGBT過(guò)流檢測的方法，通常是選用霍爾電流傳感器直接檢測IGBT的電流Ic，然后與設定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅動(dòng)信號的關(guān)斷;或者選用直接電壓法，檢測過(guò)流時(shí)IGBT的電壓降Vce，因為管壓降含有短路電流信息，過(guò)流時(shí)Vce增大，且基本上為線(xiàn)性關(guān)系，檢測過(guò)流時(shí)的Vce并與設定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅動(dòng)電路的關(guān)斷。在短路電流出現時(shí)，為了避免關(guān)斷電流的di/dt過(guò)大構成過(guò)電壓，導致IGBT確定無(wú)效和損壞，以及為了下降電磁干擾，通常選用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合維護技能。在檢測到過(guò)流信號后首先是進(jìn)入降柵維護程序，以下降毛病電流的幅值，延長(cháng)IGBT的短路接受時(shí)刻。在降柵動(dòng)作后，設定一個(gè)固定延遲時(shí)刻用以判別毛病電流的真實(shí)性，如在延遲時(shí)刻內毛病消失則柵壓主動(dòng)康復，如毛病依然存在則進(jìn)行軟關(guān)斷程序，使柵壓降至0V以下，關(guān)斷IGBT的驅動(dòng)信號。因為在降壓程序階段集電極電流已減小，故軟關(guān)斷時(shí)不會(huì )出現過(guò)大的短路電流下降率和過(guò)高的過(guò)電壓。選用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅動(dòng)維護，使毛病電流的幅值和下降率都能受到限制，過(guò)電壓下降，IGBT的電流、電壓運轉軌跡能確保在安全區內。在規劃降柵壓維護電路時(shí)，要正確選擇降柵壓起伏和速度，假如降柵壓起伏大(比方7.5V)，降柵壓速度不要太快，一般可選用2μs下降時(shí)刻的軟降柵壓，因為降柵壓起伏大，集電極電流已經(jīng)較小，在毛病狀況封閉柵極可快些，不用選用軟關(guān)斷;假如降柵壓起伏較小(比方5V以下)，降柵速度可快些，而封閉柵壓的速度有必要慢，即選用軟關(guān)斷，以避免過(guò)電壓產(chǎn)生。
