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关于电源电路设计保护

时间:10-02 整理:3721RD 点击:

我要在设计的电路中用了5个TI的电源转换芯片,我要在电路中要有过流保护(负载出现短路)和电源反接保护(就是正负极接反了),TPS2420可以吗?特别是电源接反保护?

防反接不行。你需要电源提供多大电流?

楼主,过流保护和防反接是在两个地方保护吧。过流保护是针对你这个供电的电源说的,供电电源的输出不能过流。而防反接,你是后面用电设备防止反接呢还是说你设计的这个电源输入侧要做反接保护?如果你是做这个电源的输入侧反接,那这个芯片做不了,因为芯片的VIN和VOUT之前是一个N沟道的MOSFET,反接之后,还是会形成电流通路。如下图所示:

谢谢你们,我要做2个保护,第一个就是过流保护(这个就是防止负载短路);第2个保护,就是用电设计反接保护啊(就是原本VIN应该接3V的,结果接反了造成VIN接GND,而GND接3V了)?这款芯片能同时满足这2个功能吗?

2420 应该只有限流  ov uv 保护功能 ,现在如果一般都用三角插座的话,防反不太必要吧

参考个防反接电路

谢谢你啊,请问浪涌与纹波电流是不是一个概念啊?只不过浪涌是一瞬间的?纹波电流是要持续的啊? 还有由于导线具有电感性,当电源开关接通和断开瞬间会存在很大的瞬间电压和浪涌啊啊?

谢谢你啊,请问浪涌与纹波电流是不是一个概念啊?只不过浪涌是一瞬间的?纹波电流是要持续的啊? 还有由于导线具有电感性,当电源开关接通和断开瞬间会存在很大的瞬间电压和浪涌啊啊?

浪涌与纹波电流不是一个概念。浪涌电流一般是电源接通瞬间,流入电源设备的峰值电流。由于输入滤波电容迅速充电,所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。而纹波电路,一般是由于纹波电流在电容的ESR上产生的电压,以及每一个开关周期,对电容的充放电,引起的电容上的电压的变化构成。不过楼主后面说的是对的,在接通瞬间,浪涌电流在线路电感上产生很高的尖峰电压;在开关关断瞬间,电流的剧烈变化同样会在线路电感上产生尖峰电压。

谢谢啊,我还有2个疑惑啊?第一,浪涌电流产生瞬间后,滤波电容被充电,相当减少很多浪涌电流,那您说的“所以该峰值电流远远大于稳态输入电流”是什么意思啊? 第二,您说的“纹波电流在电容的ESR上产生的电压”,那我不用电容不就是没纹波了,我们用电容就是减少纹波,但是实际所以大点的电容都具有电感性,我们用大小2个电容来进行滤波啊,然后电容的寄生电容与纹波到底什么关系啊? 这几个问题我一直没弄清楚啊。诚恳虚心请教啊。

第一,输入电容,在你电源上电一瞬间,电容相当于短路,这里输入的电流会非常大,而正常稳态情况下,电容的电压已经起来了,那么输入的电流就是输出功率除以效率除以输入电压,这个值肯定比上电一瞬间的“短路”电流小很多。第二点,ESR是等效串联电阻,你可以使用ESR小的比如陶瓷电容来减小输入纹波。输出纹波两部分,一部分是阻性纹波,也就是流过电流的电流在ESR上形成的电压,还有一部分是容性纹波,因为不管是buck还是boost,都会有一段时间只由输出电容给负载供电,电容会下降一段,当输入向输出供电时,电容电压又会上升,这部分就是电容纹波。还有什么不清楚的么?

还有2个问题,第一,你说的输入电容就是并联在Vin和GND上的电容吗?第二,纹波中国阻性纹波,可以选用ESR低的钽电容和陶瓷电容,那么容性纹波怎么降低?容性纹波与寄生电容有什么关系啊?要是没关系的话,能不讲下寄生电容。我看TI好多芯片都在接线注意,降低寄生电容。谢谢您啊

 

你好,我说的输入电容就是接在Vint和GND之间的电容。至于你说的,容性纹波,输出接电容就会存在的,但是一般输出电容容性纹波不会太大,选取输出电容时我们优先考虑的是ESR造成的纹波;输出电容的选取还有另外一条标准,如果你设计的电路有保持时间的需求(输入断电之后,输出电压要维持在某一电压以上多久),我们可以按照这个标准,来计算输出电容需要的容值。其他情况一下,我们一般不怎么考虑输出电容的容性纹波。至于你说的容性纹波与寄生电容的关系,我不太明白你说的寄生电容是指哪儿的寄生电容,是指线路上的么?但是一般线路上走线在电源里面考虑的更多的是线路寄生电感。

谢谢你的指点,我还有问题啊,第一,你说的“输入电容就是接在Vint和GND之间的电容”为什么在导通瞬间是短路的呢啊?第二,在稳压电源中,纹波主要由MOS管开通和关闭引起的,还有导通和断开瞬间(V=Ldi/dt)引起的纹波电压(这是指纹波中的尖峰电压吗)?第三,按你说的设计的电路有保持时间的需求(输入断电之后,输出电压要维持在某一电压以上多久,这个电容怎么算啊?  很麻烦你了,但是我还是希望理解更彻底啊。

输入电容的大小电压应该是有峰值来确定的,交流输入的峰值应该是311V,但是考虑电网的波动,输入电容的电压取400V 比较好,另外容量问题因该是由体积限制的,一般由于容量越大,体积越大,在外型有限制的时候要综合考虑,一般滤波选容量大点的比较好.综合这两方面应该可以确定容量大小了.
另外,输出电容电压也是由输出电压限制,一般要比输出电压大,在电解电容输出电压中大于7.5V的有10V和16V等级的,考虑大电压变化,用16V等级的比较好,电容容量越大,输出电压越平滑,这个也要受外型限制,综合考虑应该就可以了.

纹波的产生:我们通常在产品中用的电源主要有线性电源和开关电源二大类,输出的直流电压是一个固定值,由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净,直流电压中含有交流成分,这就产生了纹波。纹波是一种复杂的杂波信号,它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号,但周期和振幅不是定值,随时间而变。

这个尖峰电压是由副边整流二极管反向恢复电流+变压器输入电容+MOS管输入电容引起的~开关管没开通时~变压器输入电容电压为0;开通后~变压器输入电容电压要为Uin~要有个充电过程~减缓MOS驱动应该不能减缓反向恢复电流~

这个采样保持电路看看你能不能改成你需要的峰值采样保持电路 采样保持电路LF198的电路结构图,图中A1、A2两个运算放大器,S是模拟开关,L是控制模拟开关S状态的逻辑单元电路。采样时令uL=1,S随之闭合。A1、A2接成单位增益的电压跟随器,故uo =u’o =ui 。同时u’o通过R2对外接电容Ch充电,使uch=ui。因电压跟随器的输出电阻十分小,故对Ch充电很快结束。采样结束时,令uL=0,S断开,由于uch无放电通路,其上电压值基本不变,故使uo值得以保持,即将采样所得结果保持下来。 图中还有一个由二极管D1、D2组成的保护电路。在没有D1和D2的情况下,如果在S再次接通以前ui变化了,且变化较大时,于是 u’o的变化也很大。以致于使A1的输出进入饱和状态, u’o与ui不再保持线性关系,并使开关电路承受较高的电压,不利于安全。接入D1和D2以后,当 u’o比 uo所保持的电压高出一个二极管的正向压降时,D1将导通, u’o被钳位于ui + UD1。里的UD1表示二极管D1的正向导通压降。当 u’o比 uo低一个二极管的压降时,D2导通,将 u’o钳位于 ui -UD2 。UD2为D2的正向压降。在S接通的情况下,因为u’o≈ uo,所以D1和D2都不导通,保护电路不起作用。

好电路

zhiyuan HU

我要在设计的电路中用了5个TI的电源转换芯片,我要在电路中要有过流保护(负载出现短路)和电源反接保护(就是正负极接反了),TPS2420可以吗?特别是电源接反保护?

 

过流保护是可以的,反接保护是不行的。需要外加防止反接的电路。

zhiyuan HU

还有2个问题,第一,你说的输入电容就是并联在Vin和GND上的电容吗?第二,纹波中国阻性纹波,可以选用ESR低的钽电容和陶瓷电容,那么容性纹波怎么降低?容性纹波与寄生电容有什么关系啊?要是没关系的话,能不讲下寄生电容。我看TI好多芯片都在接线注意,降低寄生电容。谢谢您啊

 

 

说了那么多,我来说一下电容的选取方法吧:

1:根据电荷量守恒计算出电容量

2:根据ESR挑选电容容量

3:根据max ripple current rms 挑选电容量。

然后取三者之中的容量最大。

zhiyuan HU

谢谢你的指点,我还有问题啊,第一,你说的“输入电容就是接在Vint和GND之间的电容”为什么在导通瞬间是短路的呢啊?第二,在稳压电源中,纹波主要由MOS管开通和关闭引起的,还有导通和断开瞬间(V=Ldi/dt)引起的纹波电压(这是指纹波中的尖峰电压吗)?第三,???你说的设计的电路有保持时间的需求(输入断电之后,输出电压要维持在某一电压以上多久,这个电容怎么算啊?  很麻烦你了,但是我还是希望理解更彻底啊。

 

这些都是最基本的模拟电子技术和电力电子技术的内容,建议先看看书。

接通瞬间电容两端电压为0,相当于短路。纹波电流是取决于电感量和导通时间,切跟拓扑有关。纹波电压取决于纹波电流和滤波电容

尖峰电压电流为开启关断瞬间的产生的尖峰。主要有分布参数造成。

电源反接保护需要另行加入保护电路IC的。

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