电源设计技巧之使用简易锁存电路保护电源

曾经是否需要过一款简单、低成本的锁存电路？图1显示的就是这样一款电路，它只需几元钱的组件便可以提供电源故障保护，基本上是一个可控硅整流器（SCR），结合了一些离散组件。两个晶体管正常情况下为关闭状态。若想开启锁存，您需要将PNP基极驱动为低电平，或者将NPN基极驱动为高电平，直至其中一个晶体管开启。这样会形成集电极电流，让另一个晶体管也开启，从而进一步开启初始晶体管。电路以一种再生方式执行锁存操作。电流仅受限于电源阻抗和晶体管特性，从而允许电路对电容器快速放电。

图1使用离散组件构建一个具有受控保持电流的SCR

这种电路的一个有趣特性是，您可以通过选择电阻器值建立SCR的保持电流。为了让锁存电路在触发以后仍然保持开启，两个基极发射极结点必须要有足够的电压（~0.7 V）让其保持开启状态。这就意味着，如果向它提供的电流为Vbe/R1+Vbe/R2以上，则电路锁存。如果锁存电路连接一个小电流的电容器，则锁存电路对该电容器放电。一旦电路的电流减少至保持电流以下，它便关闭。

图2编程实现SCR的锁存控制

图2显示了这种电路一个很好使用方法。图中所示为一个高压输入、48-V输出反向转换器，它在出现由控制电路故障引起的输出过电压状态时，利用SCR来关闭电源。输入电压首次施加于电路时，流经R3和R4的电流便对大容量电容器C3充电。当C3的电压达到足够高时，控制IC便开始工作，对功率FET Q3进行开关操作，并将能量传送给输出端。通过控制U1的电流，实现对输出电压的调节，从而控制通过变压器传输的能量。这种电路还通过U3提供隔离式过电压保护。我们选择使用了齐纳二极管D5和D6，它们在正常工作期间不导电。在出现过电压的情况下，它们便开始导电，压制光耦合器U3的电流。U3触发由Q4和Q5组成的锁存电路。锁存电路对偏置电容器C3放电，而当VDD电压达到U2的欠压停止点时U2停止工作。

在电压接近1伏以前，锁存电路持续对偏置电容器放电。这样，R3、R4、R14和R16的值变得很重要。R3和R4限制输入线路的有效电流，而R14和R16决定了锁存电路中要求保持电流的多少。如果R14和R16的价值较小，则锁存电路关闭，偏置电容器充电，同时电源尝试再次提供输出功率。

若出现故障，这种方法可提供连续重试的功能。如果电阻器的价值足够大，则锁存保持开启，并且需要重启电源来对其进行重置。在这种情况下，便没有连续重试。该电路中另一个重要的组件是R5，它在锁存电路开启后限制偏置电源。正常情况下，需要使用这种组件来防止检测到峰值偏压。

使用这种电路的方法有很多，特别是在您使用升降沿来触发它时。例如，在Q5偏压和基极之间连接一个齐纳二极管，便可以在一次侧实现过电压保护。您可以使用一个负向变换的温度传感器来驱动Q4的基极。或者，您也可以在二次侧使用一个比较器，通过一个与图2所示极为类似的光耦合器，实现一种非常精确的过电流关闭功能。

总之，这种低成本的晶体管组成的锁存电路，非常通用。它可以通过负向或者正向转换触发，可以锁存，也可不锁存，具体可根据您的电阻器值而定。