簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（一）

限流保護(hù)電路最基本的原理圖如下：

當(dāng)電流小于設(shè)定值時(shí)，由R1提供P3的偏置電流，P3飽和導(dǎo)通，對(duì)電流不起控制作用；當(dāng)電流大于或等于設(shè)定值時(shí)，R上的壓降增大，R上的壓降與三極管結(jié)壓的和接近R2的壓降，于是開始限制P3通過的電流，這樣就把電流限制在一定的水平。也可將R2換成一個(gè)穩(wěn)壓管，限流更為精確。上述保護(hù)電路的缺點(diǎn)是當(dāng)電流超載時(shí)，特別是發(fā)生短路時(shí)，所有壓降都降在三極管上，存在一定的功耗。大家可以根據(jù)需要，把保護(hù)電路設(shè)計(jì)成具有自鎖功能。也就是當(dāng)電流沒有超載時(shí)，三極管完全導(dǎo)通，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，則將三極管完全關(guān)閉。簡(jiǎn)單的原理圖如下：

此電路的缺點(diǎn)是保護(hù)后沒有輸出，即使撤消短路也不能自行恢復(fù)。需要人工啟動(dòng)，把負(fù)載斷開或用一個(gè)按鍵將R2短路。大家可以自行把P2改換成場(chǎng)效應(yīng)管。使得保護(hù)電路未工作時(shí)損失的壓降降低。

簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（二）

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)換器可通過電感器和箝位二極管來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)間比專用負(fù)載周期還短，則電感器電流和開關(guān)電流就會(huì)迅速增大，造成集成電路故障、輸入端過載，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)使開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間過長(zhǎng)，以致無法在輸出短路時(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)載過載或短路致使電感電流開始失控時(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（圖1）。

下拉VC引腳電壓可迫使集成電路停止開關(guān)功能，跳過最短導(dǎo)通時(shí)間開關(guān)周期，使每個(gè)電感器中的電流下降。在短路期間，L1中的峰值電流（因開關(guān)周期數(shù)有限而降低）與L2中的峰值電流之和等于開關(guān)的峰值電流，即低于LT1961EMS8E的1.5A極限值。

簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（三）

限流保護(hù)電路工作原理

圖1中虛線框外的電路是普通的峰值電流方式的PWM控制電路，利用電流互感器取樣峰值電流。圖中所示的PWM芯片是ST公司生產(chǎn)的L5991。虛線框內(nèi)是本文所提出的限流保護(hù)電路。它利用峰值電流控制中的電流信號(hào)作為輸入信號(hào)，通過一個(gè)由D1，R1，C1組成的峰值保持電路和由運(yùn)放組成的PI環(huán)節(jié)得到一個(gè)誤差信號(hào)，在變換器的輸出電流超過限定值的時(shí)候，該誤差信號(hào)就會(huì)控制PWM芯片的占空比，從而使輸出電流保持在限定值。由于D2存在，當(dāng)輸出電流低于限流值時(shí)，該部分電路對(duì)占空比的控制不起作用。

圖1 ?限流保護(hù)電路

下面以正激變換器為例，闡述限流保護(hù)電路的工作原理。

正激變換器如圖2所示。設(shè)圖1中A點(diǎn)電壓為va，B點(diǎn)電壓為vb，C點(diǎn)電壓為vc，圖2中流過開關(guān)管的電流為is，電感電流為iL，輸出電流為io。電流取樣變壓器原邊電流，即流過開關(guān)管的電流is。并作以下假定：

圖2 ?正激變換器

1）二極管D1的導(dǎo)通壓降是VD1并保持不變；

2）R1在實(shí)際電路中的作用是與C1組成RC吸收網(wǎng)絡(luò)吸收尖峰，這里假定為零；

3）正激變換器電感L電感量較大，電路工作在CCM模式且電感電流波動(dòng)較小。

則正激變換器限流保護(hù)電路的理論工作波形如圖3所示。其一個(gè)開關(guān)周期可以分為3個(gè)工作階段。

階段1（t0－t1）t0時(shí)刻vg》0，開關(guān)管S及二極管DR1導(dǎo)通，iL線性上升，所以，原邊電流is也線性上升，va也隨之上升，此時(shí)間段va－vb《VD1，二極管D1處于關(guān)斷狀態(tài)，vb通過R3放電，呈下降趨勢(shì)。

階段2（t1－t2）t1時(shí)刻va－vb》VD1，二極管D1開始導(dǎo)通，vb隨著va線性上升。

階段3（t2－t3）t2時(shí)刻vg=0，S關(guān)斷，is=0，則va=0，二極管D1關(guān)斷，vb通過R3放電，直到下一周期的到來。

從圖3中可以看到vb是一個(gè)波動(dòng)的電壓，但是在實(shí)際電路中，由于圖1中時(shí)間常數(shù)R3C1取得比較大，vb的波動(dòng)很小，可以近似為一個(gè)直流電壓。

圖3 ?正激變換器限流保護(hù)電路理論波形

根據(jù)假定3），電感電流的波動(dòng)較小，即va的斜率比較小，另外VD1較小（是因?yàn)榱鬟^二極管的電流很小，實(shí)驗(yàn)中采用1N5819實(shí)測(cè)值為200mV左右），則vb的值近似地等于vaD（va在DT時(shí)間內(nèi)的平均值）。從圖3中可以看到VaD與輸出電流io成正比，也即vb近似與輸出電流io成正比，假定vb=KioK為常數(shù)。

我們知道，當(dāng)限流保護(hù)電路工作并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，vb=vc=vref=Kio，此時(shí)輸出電流io即為限流保護(hù)值。因此，通過改變參考電壓Vref即可改變限流保護(hù)值。

簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（四）

簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（五）

1、限流的大小I=U/RX其中U為三極管的開啟電壓，電阻RX最好選用線繞電阻，減少溫度對(duì)需要限制的電流大小的影響。溫度系數(shù)不好的電阻會(huì)影響限流的效果。

2、工作原理：1當(dāng)輸入電流Iin小于限流I時(shí)，電阻RX上的壓降小于三極管9012的開啟電源Uon。此時(shí)三極管9012是處于截止?fàn)顟B(tài)的。輸入電壓通過

電阻R1和R2分壓，使場(chǎng)效應(yīng)管Q1的源極S和柵極G產(chǎn)生足夠的壓差。從而使Q1管導(dǎo)通。使電路正常工作。2當(dāng)輸入電流Iin大于限流電流I時(shí)，電阻RX上的壓降大于三極管9012的開啟電源Uon。此時(shí)三極管9012是處于導(dǎo)通狀態(tài)的。輸入電壓就直接加在Q1管的柵極，此時(shí)Q1管的源極和柵極電壓大致相等。從而使Q1管截止。斷開電路，使電路處于保護(hù)狀態(tài)。從而避免電流過大，毀壞負(fù)載。3、Q1和Q2具有相同的功能，給電路提供雙重保護(hù)。

4、電路中的各個(gè)元件參數(shù)是根據(jù)限流350毫安設(shè)定的。9012的開啟電壓約為0.55伏。所以可確定RX=0.55V/0.35A=1.57歐姆。5、Z1和Z2為瞬態(tài)抑制二極管。防止輸出電壓異變，保護(hù)負(fù)載電壓不受尖峰電壓的影響，如雷擊等。

簡(jiǎn)單的限流保護(hù)電路圖（六）

采用二極管的穩(wěn)壓電源限流保護(hù)電路

二極管ＶＤ并接于限流取樣電阻兩端，限流電阻上的取樣電壓達(dá)到二極管導(dǎo)通電壓時(shí)，二極管起到旁路調(diào)整管基極電流的作用，限流輸出電流。