保護(hù)電路在計(jì)算機(jī)電源模塊中的應(yīng)用

宋利輝

摘 要：詳細(xì)介紹了保護(hù)電路的基本構(gòu)成，對(duì)保護(hù)電路工作過(guò)程進(jìn)行了描述，并根據(jù)故障檢測(cè)方式對(duì)保護(hù)電路進(jìn)行了種類(lèi)劃分。然后對(duì)某型計(jì)算機(jī)電源模塊的保護(hù)電路的幾個(gè)部分檢測(cè)電路、翻轉(zhuǎn)電路及保護(hù)執(zhí)行電路進(jìn)行逐步設(shè)計(jì)及元器件的選型，最后給出了應(yīng)用結(jié)果。

關(guān)鍵詞：電源模塊 保護(hù)電路 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）04（a）-0045-02

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，要求計(jì)算機(jī)的性能更加安全可靠，而計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)是否穩(wěn)定，關(guān)系到整個(gè)計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)及性能，為了確保計(jì)算機(jī)電源系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定和計(jì)算機(jī)電源自身的安全，計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)中保護(hù)電路的應(yīng)用設(shè)計(jì)日趨重要。

1 保護(hù)電路介紹

1.1 保護(hù)電路構(gòu)成

保護(hù)電路一般由故障檢測(cè)電路、電壓翻轉(zhuǎn)電路、保護(hù)執(zhí)行電路三部分組成，有的還包含有保護(hù)顯示電路[1]。故障檢測(cè)電路對(duì)保護(hù)電路的電壓或者電流進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送到翻轉(zhuǎn)電路，當(dāng)檢測(cè)到的電壓或者電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，故障檢測(cè)電路將檢測(cè)到的故障信息送到翻轉(zhuǎn)電路。產(chǎn)生保護(hù)控制電壓，驅(qū)使保護(hù)執(zhí)行電路動(dòng)作，使保護(hù)電路退出工作狀態(tài)或進(jìn)入相應(yīng)的保護(hù)狀態(tài)，達(dá)到保護(hù)目的。常用保護(hù)電路構(gòu)成如圖1所示。

1.2 保護(hù)電路種類(lèi)

保護(hù)電路種類(lèi)劃分方法較多，根據(jù)故障檢測(cè)電路的檢測(cè)方式分為過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路、過(guò)壓檢測(cè)保護(hù)電路、失壓檢測(cè)保護(hù)電路及IC內(nèi)部檢測(cè)保護(hù)電路；根據(jù)保護(hù)電壓翻轉(zhuǎn)電路的類(lèi)型可分為三極管電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路、可控硅電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路、模擬可控硅翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路和IC內(nèi)部電壓翻轉(zhuǎn)保護(hù)電路；根據(jù)保護(hù)執(zhí)行方式可分為待機(jī)處理保護(hù)電路、小信號(hào)處理保護(hù)電路、電源震蕩驅(qū)動(dòng)保護(hù)電路、穩(wěn)壓處理保護(hù)電路和保護(hù)電路直接執(zhí)行保護(hù)的保護(hù)電路。

2 電源模塊保護(hù)電路設(shè)計(jì)

某計(jì)算機(jī)電源設(shè)計(jì)可利用空間較小，在230 mm×200 mm的印制板上需要將220 V交流電轉(zhuǎn)換成+5 V、+12 V、-12 V等多種穩(wěn)壓直流電源。為了避免因電源故障造成對(duì)其他部件損壞，需要電源保護(hù)電路設(shè)計(jì)。（如圖2）

2.1 輸入電源檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

輸入～220 V的保護(hù)電路分三種，選用壓敏電阻并接輸入電源零火線兩端，當(dāng)輸入電壓超出壓敏電阻的耐壓值時(shí)，壓敏電阻擊穿短路，導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷而起到保護(hù)作用，選用熱敏電阻串入輸入電源火線上，因短接等原因?qū)е码娏鬟^(guò)大超出熱敏電阻指標(biāo)時(shí)，熱敏電阻燒斷而切斷電源，起到保護(hù)其他組件的作用；采集交流整流濾波后的直流300 V，將300 V分壓后送人比較器MAX973輸入斷，和比較器MAX973另一輸入端的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，在電壓要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

2.2 輸出電源檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

采集+5 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，+5 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

采集+12 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，+12 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

采集-12 V輸出直流電源，分壓后送人比較器輸入端，和比較器輸入的基準(zhǔn)電源進(jìn)行比較，-12 V電源在要求范圍之外時(shí)，比較器翻轉(zhuǎn)，最終使DC/DC模塊的輸入電源斷開(kāi)而起到過(guò)壓和欠壓保護(hù)作用。

2.3 翻轉(zhuǎn)電路設(shè)計(jì)

將MAX973輸出端接入光電耦合器一端，光電耦合器輸出端和+5 V、+12 V、-12 V檢測(cè)比較器電路的輸出端并接到比較器負(fù)端，和接在比較器正端的基準(zhǔn)電源進(jìn)行再次比較，輸入電源和三路輸出電源檢測(cè)電路中任何一個(gè)電源電壓值超出預(yù)定范圍，則翻轉(zhuǎn)電路輸出電壓開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，將翻轉(zhuǎn)后的電平送到執(zhí)行電路輸入端。

2.4 執(zhí)行電路設(shè)計(jì)

該電源模塊借用DC/DC直流穩(wěn)壓模塊自身具有的軟啟動(dòng)保護(hù)功能，當(dāng)輸入端保護(hù)端管腳為低時(shí)，DC/DC直流穩(wěn)壓模塊停止工作。翻轉(zhuǎn)電路送出電平為0～5 V，而DC/DC直流穩(wěn)壓模塊輸入電源為300 V，為了防止模塊損壞對(duì)翻轉(zhuǎn)電路造成逆向損壞，在翻轉(zhuǎn)電路輸出端和DC/DC直流穩(wěn)壓模塊輸入保護(hù)端之間增加光電耦合器進(jìn)行隔離。

3 應(yīng)用效果

該計(jì)算機(jī)電源模塊完成設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試后，對(duì)其保護(hù)電路的各項(xiàng)保護(hù)功能進(jìn)行測(cè)試，均達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，滿(mǎn)足了使用要求。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王海生，黃振，葛寧.基于多相濾波結(jié)構(gòu)的高效動(dòng)態(tài)數(shù)字信道化接收機(jī)設(shè)計(jì)[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報(bào)，2013，18（2）：1-5.

[3] 焦貴忠.基于Visual C++電路測(cè)試界面設(shè)計(jì)[J].集成電路通訊 2007（4）：30-34.