上一篇分享開關電源工作原理分析，本文將分享電流保護電路測試和市電輸入過壓保護電路測試相關內容。通過電路工作原理與電路仿真測試兩大方面來講解，同時有配套的資料供大家下載。如有疑問，可在下方評論區留言。

電流保護電路測試

1、電流保護電路

電路作用：浪涌保護電路，監控輸入電網的異常變化，存在異常時關斷IGBT進行保護。

電路工作原理：具體電路和測試波形如下圖所示，正常工作時LM339的1腳內部三極管截止，電阻R19將1腳電壓變為高電平，當市電輸入端出現大電流時1腳內部三極管導通并輸出低電平，CPU連接的中斷口經過二極管D18被拉低，CPU檢測到低電平時發出命令使IGBT關斷，起到安全保護作用，此保護屬于軟保護，另外還有硬保護，1腳內部三極管導通時使其輸出低電平，直接拉低驅動電路的輸入電壓，從而關斷IGBT的G極，保護IGBT不被擊穿，通常判斷軟保護或硬保護方法——軟保護時設置2秒后才起動，硬保護起動時間很快、遠遠低于2秒；C點電壓由于選擇地為參考點，靜態時C點電壓由RJ28、R27、R14電阻分壓所得，正常工作時互感器感應輸入端電流，C點電壓將會下降，電流越大C點電壓越低，A點電壓也會下降，B點為LM339負端RJ29、RJ25 分壓后的基準電壓，當A點電壓下降到B點電壓以下時LM339反轉，D點輸出低電平時拉低中斷口，通過調節輸入正負端參數改變干擾靈敏度；利用工具查看兩輸入端在最大功率工作時比較電壓越接近越穩定，但是需要仿止出現太過靈敏而導致中斷間隙太小，因為開關電源通常干擾比較大，尤其最大功率最大電流時干擾最容易出現；CPU根據中斷口檢測電源輸入端的浪涌電流，程序檢測到低電平時停止工作，保護IGBT不受浪涌電流擊穿；該電路異常出現時檢鍋不工作、爆機不保護。

（a）電流保護電路

（b）實際測試波形

圖4.68 電流保護電路與實際測試波形

電流保護電路仿真測試：過流保護仿真電路如下圖所示，等效電流源提供50Hz交流電流Imain和脈沖干擾電流Ipulse，分別用于測試限流保護和脈沖干擾保護；輔助供電提供18V和5V輔助電源；電流采樣、整流、濾波將交流電流信號轉化為直流電壓信號，用于過流比較電路和CPU檢測；限壓與檢測電路將電流—電壓轉化信號輸入CPU，并利用D19進行限壓保護；中斷處理電路包括延時與限壓，其中INT_CH為硬中斷——關閉IGBT、INT為軟中斷——CPU監測；信號比較電路將市電電流與基準電壓進行比較，實現電流保護功能。

圖4.69 過流保護仿真測試電路

a）正常工作仿真測試：正常工作時市電輸入電流小于過流設置值，LM339的7腳電壓高于6腳電壓，1腳集電極開路，D點和INT點均為高電平。

圖4.70 正常工作測試電路

圖4.71 瞬態仿真設置

圖4.72 B點和C點仿真波形

圖4.73 B點和C點實際測試波形

圖7.74 A點和B點仿真波形

圖4.75 A點和B點實際測試波形

圖4.76 硬中斷D點和軟中斷INT點電壓波形——正常工作時兩點均為高電平

b）過流保護仿真測試：Imain電流從5mA線性增大至15mA；Imain小于約9.2mA時D點和INT點均為高電平，保護不起作用；Imain大于約9.2mA時D點和INT點均為低電平，保護起作用；通過電阻參數改變A和B點電壓值從而進行過流值調節。

圖4.77 Imain直流仿真設置、Ipulse為零

圖4.78 D點和INT點電壓波形和數據

c）脈沖干擾保護仿真測試：Ipulse為5mA脈沖電流源、Imain為零時對電路進行瞬態測試，具體仿真電路如下圖所示；當脈沖電流出現時電容C24、C14和RJ25進行分壓，使得LM339的6腳電壓高于7腳，所以1腳集電極短路輸出低，D點和INT點均為低電平，中斷保護起作用，干擾消失時電路恢復正常工作，CPU軟中斷進行計數處理，如果干擾反復出現則關機進行整體保護；電容C19使得保護到來時快速關閉IGBT，保護消失時緩慢開通IGBT。

圖4.79 脈沖干擾測試電路

圖4.80 脈沖干擾測試波形

市電輸入過壓保護電路測試

電路作用：高壓保護電路，監控輸入電網的異常變化，異常存在時關斷IGBT進行保護；

電路工作原理：

1、電路具有電流和電壓雙重保護功能，電阻R53、R54、RJ55組成分壓電路，輸入電壓超過正常設定電壓值時A點電壓將會升高，達到或超過三極管Q5的基極導通電壓0.7V時Q5一直導通，由于三極管的C極連接LM339的1腳，即中斷口，所以程序檢測到低電平后關閉輸出，保護IGBT及主回路器件不被燒毀。

2、出現電壓浪涌時與R53的并聯電容C28起作用，因為電容兩端電壓不能突變，所以瞬間電壓發生變化時電容相當于短路（交流耦合），A點電壓瞬間變高，使得Q5導通，從而CPU中斷口得到響應；測試電路與正常情況時A點波形分別如下圖所示。

3、市電輸入電壓保護電路發生異常時檢鍋電路不工作、爆機不保護。

（a）市電輸入過壓保護電路

（b）Q5基極即A點實際測試波形

圖4.81 市電輸入過壓保護電路與測試波形

市電輸入電壓保護電路仿真測試：市電過壓保護仿真電路如下圖所示：市電輸入電路由脈沖源Vpulse等效，當市電電壓超過一定值時Q5導通，將硬中斷信號INTCH拉低，從而使得驅動信號DRV同時為低，導致IGBT關閉，實現市電過壓保護；當市電中存在脈沖干擾信號時C28交流耦合，使得Q5的基極電壓升高，同樣實現市電過壓保護。

圖4.82 市電過壓保護仿真測試電路

a） 瞬態仿真測試：VIN浪涌輸入時C28等效短路，R54和RJ55對輸入電壓分壓后控制Q5導通與斷開，利用疊加原理進行計算，脈沖電壓VP比例系數為4.44m；當計算保護電壓Vprotect>0.7時Q5導通，保護電路起作用；310V直流產生387mV保護電壓，當VP>(700-387)/4.44=70.5V時浪涌保護開始起作用；瞬態仿真設置和仿真波形分別如下圖所示，當市電輸入電壓瞬間升高時中斷保護信號V(INTCH)和驅動信號V(DRV)均變低，實現IGBT的市電高壓干擾信號保護，由于C28只對高頻信號起作用，所以當干擾脈沖高電平時間很長時保護失效，V(INTCH)和V(DRV)逐漸變為高電平，IGBT恢復正常工作，只要此時輸入VIN總電壓不高于直流保護電壓值即可。

圖4.83 瞬態仿真設置

圖4.84 V(VACIN,VIN:-)和V(DRV)、V(INTCH)仿真波形

b）市電過壓保護直流仿真測試：C28等效開路，R53、R54、RJ55對輸入電壓分壓后控制Q5導通與斷開，電壓比例為1.26m；Vin從100V增大到1kV，當Vin電壓大于500V時驅動電壓V(DRV)逐漸降低，當Vin約為600V時V(DRV)降到約5.2V，IGBT逐漸完全關斷，通過調節RJ55阻值改變市電過壓保護值；直流仿真設置、測試波形和數據分別如下圖所示。

總結——過壓保護電路能夠對市電過壓和快速浪涌進行保護。

圖4.85 Vin直流仿真設置

圖4.86 V(DRV)電壓波形和數據

今天就分享到此，未完待續~