一种简单有效的限流保护电路设计方法介绍

i_DD′为流过副边二极管D的电流i_D在(1－D)T时间内的平均值。

图4 反激变换器

又有 V_out= （6）

推出 D= （7）

将式（7）代入式（5）得

i_o= （8）

当限流保护电路工作并达到稳定状态时，v_b=v_c=V_ref，i_o即为限流保护值i_omax。则

i_omax= （9）

从式（9）中可以看到，n₁，n₂，R为常数，在V_out及V_ref一定的条件下，i_omax随着V_in的增大而增大。

比较式（1）和式（4）可以发现：在v_b一定时（即限流保护电路工作并达到稳定状态时参考电压V_ref一定），不管是正激变换器还是反激变换器，电感电流平均值i_Lo都不随输入电压的变化而变化。造成两者区别的关键在于：正激变换器的输出电流是连续的而反激变换器的输出电流是断续的。对于正激变换器来说i_o=i_Lo，而对于反激变换器来说i_o=n₁（1－D）i_Lo。由于在输出电压一定时，占空比D会随着输入电压的变化而变化，因此，反激变换器的限流值将会随着输入电压的变化而变化。

图5和图6分别给出了假定i_o不变时，不同输入电压正激变换器和反激变换器限流保护电路的理论波形，图中输入电压V_in2>V_in1。

图5 不同输入电压正激变换器限流保护电路理论波形

图6 不同输入电压反激变换器限流保护电路理论波形

根据以上分析可知，当参考电压恒定时，正激变换器限流值也是恒定的，跟输入电压没有关系。这里需要指出的是：以上的理论分析是基于v_b=v_aD的假定，当输入电压变化时，v_b=v_aD的近似程度也会不同，所以，实际上正激变换器限流值

也会随着输入电压的变化而变化，只是波动很小，这个在之后的实验结果中可以看到。

反激变换器限流值随着输入电压的变化而有较大变化，因此，需要采用一定的措施来进行补偿，使限流值的变化在可以接受的范围之内。从式（9）中可知限流值随着输入电压的增大而增大，也即假定限流值不变的话，v_b随着输入电压的增大而减少。因此，需要对v_b作一定的补偿，补偿电压应随着输入电压的增大而增大，从而来抵消v_b的变化。用输入电压来作为补偿信号是一种可以选用的方法。输入电压通过一个电阻接到图1的C点，如图4虚线所示，此时限流保护电路工作并达到稳定状态时，v_c不再等于v_b，而是

v_c=v_b＋
v_c的第一部分v_b随着V_in的增大而减小，而第二部分随着V_in的增大而增大，从而达到抵消的目的。R₄的取值理论上可以根据最大输入电压和最小输入电压时v_c相等来求得（R₂取值已定的情况下），再在具体实验中进行微调，以求得到最小的限流值变化范围。

3 实验结果

一个带有本文所提出的限流保护电路的正激变换器，和一个带有限流保护电路和补偿电路的反激变换器验证了上述的理论结果，其电路参数如表1所列。

表1 电路参数

图7给出的是输入电压12V，电路满载工作时的限流保护电路工作波形，从图中可以看到，它的实际电路波形跟理论波形是一致的。

图8及图9分别给出了输入电压分别为9V，12V，15V，电路满载工作时正激变换器和反激变换器限流保护电路v_a的波形，与图5和图6的理论波形也是一致的。

图7 正激变换器限流保护电路实验波形（V_in=12V）

图8 不同输入电压时正激变换器v_a波形

图9 不同输入电压时反激变换器v_a波形

图10则给出了正激，反激补偿前和反激补偿后实测限流值随输入电压变化的曲线。正激变换器限流值随着输入电压变化基本不变，而反激变换器限流值在补偿前随输入电压的变化有较大的波动。但是，在加了补偿电路之后反激变换器限流值的稳定性有了明显的改善，证明了该补偿电路的有效性。

图10 输入电压变化时限流值波动曲线

4 结语

本文提出的限流保护电路具有简单有效的特点，克服了电路工作电流比较大时电阻取样消耗功率大和霍尔元件取样体积大，成本高的缺点。

本文分析了该限流保护电路应用于正激和反激变换器时的工作情况，并且提出了应用于宽范围反激变换器时的一个简单有效的补偿电路。对于别的拓扑需不需要附加补偿电路，读者可根据输出电流是连续还是断续自行分析。