限流原理

眾所周知，當電源的輸出端超過額定負載或短路時 ，會對電源造成損壞。針對于這種現(xiàn)象，我們在設(shè)計電源時要對產(chǎn)品進行限流保護設(shè)計。以下幾種方法都是常用的電流控制方法：

第一種：?初級參考直接驅(qū)動方式的電源可設(shè)計到輸入端，如下圖所示

圖中兩種電路的工作原理是：

（a） 圖：在輸出端有過載或短路情況發(fā)生時，此時初級電流會很快的增加，Rsc 上的就會產(chǎn)生電壓，此電壓超過 B-E 的導通電壓，那么 Q2 就會導通，就會把 Q2 集電極電位拉到地，如果接的是震蕩電路此時就會導至震蕩電路停止工作，從而達到保護的目的。

Rsc 的取值是：Rsc=Vbe/Ip

（b）圖中的電路是一種常用的限流保護電路，在反擊或者正激電路中受到設(shè)計者的歡迎。他的工作過程和（a）圖的工作過程有些類似，但是他有些很好的優(yōu)點，首先，比較器的電流限制激發(fā)臨限電壓可預(yù)制到一個精確的且可預(yù)制的準位上，這就相當于雙極性三極管有較大 Vbe 電壓范圍的臨限電壓值，

其次是此臨限電壓足夠的小，基本上是 100MV 和 200MV，因此電流限制電阻就可較小，這樣就可以提高效率。

第二種：應(yīng)用在基極驅(qū)動器的電流限制電路

上圖所畫的電流限制電路圖適合于各種電路的電源供應(yīng)器。此種電路的輸出部分是與控制電路共地的。

工作原理是：在正常的工作情況下，流入到 Rsc 上的 I l 不會產(chǎn)生很大的壓降，那么就不會使 Q1 導通，若負載電流足夠大就會在 Rsc 上產(chǎn)生電壓，使 Q1 導通。若 Q1 在 OFF 狀態(tài)時，而且 Ic1=0 時 C1 會全部放電掉，因此 Q2 也會

處于 OFF 狀態(tài)，如果 Il 電流逐漸增加時，則 Il*Rsc=VbeQ1+Ib1R1

此時會集電極會有電流 Ic1 流過，并有下面的時間常數(shù)將 C1 充電

T=R2*C1

那么 C1 上的電壓是：

Vc1=Ib2R3+VbeQ2

為了使為了使電容器電壓的負載效應(yīng)減到最低值，我們可選用具有較高的 HFE 的管子來代替 Q2，這樣可以把基極電流限制在微安培，我們在選擇電阻?R4 時要遠遠大于 R3. 這樣當電流過載時，C1?電容會快速放電。R2 的取值如下：

IBL=（V1-VBEQ1）/R1

而且 Ic1=HfeQ1IBLMAX

所以，R2》=（V1-VCEMAX）R1/（V1-VBEQ1）

在適當?shù)?a class="article-link" target="_blank" href="/design/">電路設(shè)計上，VCE 能夠快速的到達其電壓值，并將 Q2 三極管偏壓到導通狀態(tài)，這樣一來就可以關(guān)閉穩(wěn)壓器的驅(qū)動信號。

當過載除去后，電路會自動恢復(fù)到工作狀態(tài)。如果使用具有固定電流限制比較器的 IC PWM 控制電路，則圖一 B 的電路，我們將電流限制電阻器?RSC 放到輸出的正端上，就能獲得良好的電流限制效果。

以上這兩種方法在檢測電流情況都工作良好。但是功率電阻器 RSC 的存在可能會影響設(shè)計師的喜好，尤其是在高電流輸出下會造成功率的消耗，影響到整機的效率。針對于此，后來工程師采用另一種方法來克服這種問題，那就是用變壓器來檢測過電流。并且電路中無消耗功率的元器件，如圖所示

工作原理是：T1 用來檢測負載電流 IL，因此電阻 R1 會有成比例的電壓產(chǎn)生，D3 為整流二極管，R3 C1 整流后的濾波電路，若電流過載發(fā)生時，電容器 C1 上的電壓會逐漸增加，直到穩(wěn)壓二極管 Z1 的導通，此時三極管 Q1 也會導通，因此 Q1 集電極上的信號可以關(guān)閉穩(wěn)壓器的驅(qū)動信號。

要注意的是：T1 的設(shè)計，材料的選擇要用陶鐵磁和 MPP 的環(huán)形鐵芯，但是鐵芯不能工作在飽和狀態(tài)，圈數(shù)的設(shè)計：

初級圈數(shù)一般選一圈，次級圈數(shù)的選擇由次級的電壓所決定，

NP/NS=IS/IP

由于 IR=VS/R1

因此在最大指定負載電流 IC 情況下，次級圈數(shù)必須能在電容器 C1 上產(chǎn)生所期望的電壓值，所以

NS=NP*IRR1/（Vs+Vd3）

至此我們就可以繞制一個精確的變壓器，而在實際的電路測試上必須在圈數(shù)上稍做調(diào)整，以便能做到最佳的性能。

還有一種電流限制電路：

如圖所示

不管是放在電源的輸入端或是輸出端部分都能做到很好的效果，同樣的電路也能適合于多路輸出的電源供應(yīng)器，但是有一點，對于多組輸出要使得各個電流限制能達到其作用，這個工程會比較大，上圖的工作原理是：

T1 用來檢測 T2 的初級電流，T1 后經(jīng)二極管整流后電容濾波，可變電阻 R1 用來設(shè)定比較器輸入端的臨限電壓，在正常工作情況下，比較器的?Vref 參考輸入端電壓會高于電位器Ｒ１上的電壓，此時比較器的輸出會在高電平，此時的 555 單激發(fā)ＩＣ（單激多諧振蕩器）會有低電平的輸出，使Ｑ１保持在關(guān)閉狀態(tài)．

如果過載發(fā)生時，電壓 V1 會高于 VREF，使的比較器在底電位，IC?輸入端由高電位至低電位的轉(zhuǎn)換過程，會在 IC555 輸出端產(chǎn)生單激輸出，而將 Q1 導通，C 極連到關(guān)閉的輸入端或是 PWM 電路的柔和啟動電容器上，所以會牽引到低電平。而終止了輸出轉(zhuǎn)換脈波，并將穩(wěn)壓器關(guān)閉，如果過栽情況持續(xù)著，電源會處于打嗝狀態(tài)中，就是它會以 IC555 單激 RC 時間常數(shù)的周期在 ON 與 OFF 狀態(tài)之間，不停的轉(zhuǎn)換，直到過載去除后，電路才會恢復(fù)恢復(fù)到正常狀態(tài)中。