開(kāi)關(guān)電源的電路主要的工作內容是升壓和降壓，廣泛應用于現代電子產(chǎn)品。因為開(kāi)關(guān)三極管總是工作在 “開(kāi)” 和“關(guān)” 的狀態(tài)，所以叫開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源實(shí)質(zhì)就是一個(gè)振蕩電路，這種轉換電能的方式，不僅應用在電源電路，在其它的電路應用也很多，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效率高、穩性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)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采用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線(xiàn)電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會(huì )形成很大的浪涌電流，特別是大功率開(kāi)關(guān)電源，采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 )造成開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常工作，為此幾乎所有的開(kāi)關(guān)電源都設置了防止流涌電流的軟啟動(dòng)電路，以保證電源正常而可靠運行。
2 過(guò)壓、欠壓及過(guò)熱保護電路
進(jìn)線(xiàn)電源過(guò)壓及欠壓對開(kāi)關(guān)電源造成的危害，主要表現在器件因承受的電壓及電流應力超出正常使用的范圍而損壞，同時(shí)因電氣性能指標被破壞而不能滿(mǎn)足要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此采用過(guò)壓、欠壓保護以提高電源的可靠性和安全性。溫度是影響電源設備可靠性的最重要因素。根據有關(guān)資料分析表明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%，溫升50℃時(shí)的工作壽命只有溫升25℃時(shí)的1/6，為了避免功率器件過(guò)熱造成損壞，在開(kāi)關(guān)電源中亦需要設置過(guò)熱保護電路。
3 缺相保護電路
由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線(xiàn)不可靠，開(kāi)關(guān)電源有時(shí)會(huì )出現缺相運行的情況，且掉相運行不易被及時(shí)發(fā)現。當電源處于缺相運行時(shí)，整流橋某一臂無(wú)電流，而其它臂會(huì )嚴重過(guò)流造成損壞，同時(shí)使逆變器工作出現異常，因此必須對缺相進(jìn)行保護。檢測電網(wǎng)缺相通常采用電流互感器或電子缺相檢測電路。由于電流互感器檢測成本高、體積大，故開(kāi)關(guān)電源中一般采用電子缺相保護電路。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，封鎖驅動(dòng)信號。比較器的基準可調，以便調節缺相動(dòng)作閾值。該缺相保護適用于三相四線(xiàn)制，而不適用于三相三線(xiàn)制。電路稍加變動(dòng)，亦可用高電平封鎖PWM信號。
4 短路保護
開(kāi)關(guān)電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴重的故障，短路保護是否可靠，是影響開(kāi)關(guān)電源可靠性的重要因素。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、電流容量大及管壓降低的特點(diǎn)，是目前中、大功率開(kāi)關(guān)電源最普遍使用的電力電子開(kāi)關(guān)器件。IGBT能夠承受的短路時(shí)間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)大不僅使短路承受時(shí)間縮短，而且使關(guān)斷時(shí)電流下降率di/dt過(guò)大，由于漏感及引線(xiàn)電感的存在，導致IGBT集電極過(guò)電壓，該過(guò)電壓可在器件內部產(chǎn)生擎住效應使IGBT鎖定失效，同時(shí)高的過(guò)電壓會(huì )使IGBT擊穿。因此，當出現短路過(guò)流時(shí)，必須采取有效的保護措施。為了實(shí)現IGBT的短路保護，則必須進(jìn)行過(guò)流檢測。適用IGBT過(guò)流檢測的方法，通常是采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;或者采用間接電壓法，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)大形成過(guò)電壓，導致IGBT鎖定無(wú)效和損壞，以及為了降低電磁干擾，通常采用軟降柵壓和軟關(guān)斷綜合保護技術(shù)。在檢測到過(guò)流信號后首先是進(jìn)入降柵保護程序，以降低故障電流的幅值，延長(cháng)IGBT的短路承受時(shí)間。在降柵動(dòng)作后，設定一個(gè)固定延遲時(shí)間用以判斷故障電流的真實(shí)性，如在延遲時(shí)間內故障消失則柵壓自動(dòng)恢復，如故障仍然存在則進(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。由于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。采用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅動(dòng)保護，使故障電流的幅值和下降率都能受到限制，過(guò)電壓降低，IGBT的電流、電壓運行軌跡能保證在安全區內。在設計降柵壓保護電路時(shí)，要正確選擇降柵壓幅度和速度，如果降柵壓幅度大(比如7.5V)，降柵壓速度不要太快，一般可采用2μs下降時(shí)間的軟降柵壓，由于降柵壓幅度大，集電極電流已經(jīng)較小，在故障狀態(tài)封鎖柵極可快些，不必采用軟關(guān)斷;如果降柵壓幅度較小(比如5V以下)，降柵速度可快些，而封鎖柵壓的速度必須慢，即采用軟關(guān)斷，以避免過(guò)電壓發(fā)生。
