下列是原理圖,標注有寬電壓輸入經過電容共模電感,TVS管。這是常見的輸入電源處理,當然也會有防反接保護,D9的作用是保證MOS管GS電壓不會太高,一般最高25伏左右,臨界導通電壓4伏,也就是說9.1V肯定處于飽和導通狀態。

一,當電壓由零伏上升時到達12V左右,Q2導通,D9導通導致Q5導通電源打開了,當電壓一直上升,Q2和D9狀態不變,然而當D6隨著電壓上升,導通電流達到Q4飽和電流,Q5的導通偏置電壓拉低,MOS管關閉。電源沒有輸出。

二,當電壓又恢復到12V到60伏。Q2正常導通,Q4截止。MOS正常導通。當然要注意R17,R18電阻的功率。行為輸入電壓升高他的功率也會增加。

另外兩幅圖是二極管電流和穩壓管兩端電壓曲線圖。

如何設計欠壓保護電路

在保護電壓的臨界點附近,會出現保護和正常工作的反復振蕩。

比如保護電壓是12V,當電壓上升到12V時,保護電路開啟輸出,這里由于負載的增加,12V電壓稍有一點電壓的跌落,可能就幾十mV的跌落,保護電路又關閉輸出。

從而在臨界點附近就出現了關閉/開啟的快速振蕩,可能造成設備的損壞。

為了解決這個問題,我們需要設計一個具有遲滯效應的保護電路。

可以用遲滯比較器來實現,遲滯比較器可以通過比較器的輸出正反饋實現,比如比較器的比較基準電壓是2.5V,滯回范圍是0.5V。

則當輸入電壓從0V上升到2.5V時,比較器輸出低,比較基準電平下降為2.25V。

此時,輸入電壓稍有跌落,只要不低于2.25V,就不會再輸出高.

當輸入電壓從高電平下降到2.5V,比較器輸出高,比較基準電平上升為2.75V.

此時,輸入電壓稍有上升,只要不高于2.75V,就不會再輸出低.

根據上面的分析,我利用遲滯比較器設計了以下的欠壓保護電路:

如何設計欠壓保護電路

D1是2.5V穩壓二極管,可以用高精度的TL431替換.

U1A是運放LM339,輸出高時為開漏,所以輸出通過R4上拉至電源,

R3是正反饋電阻,用于實現遲滯效果.

可調電阻R8用來調節保護電壓,如果12V的保護電壓,可以將可調電阻的比例設置為20%左右.

Q1的用來做開關控制用的PNP三極管,如果負載電流大,可以用PMOS替換.

如果我們把可調電阻的比例設到20%,比較基準電壓為2.5/20%=12.5V

根據電壓疊加原理,當比較器輸出低時,2.5V穩壓值在同相端的分壓為,2.47V.

對應電源電壓為2.47/20%=12.35V.

當比較器輸出高時,電源電壓為12V,同相端的電壓大概為2.585V.

對應電源電壓為12.9V.

也就是當電源電壓從0V上升,到12.9V以上時,Q1導通,電源打開,負載開始工作.當電源電壓從12.9V以上,下降到12.35V以下時,Q1截止,電源關閉,負載結束工作.

所以該電路的滯回范圍為12.9-12.35=0.55V.