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开关电源欠压保护电路的设计

保护电路的设计，无疑是电源设计中一个非常重要的环节，它对于提高电源工作的安全可靠

性、延长电源的使用寿命都起着十分重要的作用。在设计保护电路时，一方面要保证其功能

完善，工作稳定可靠；另一方面应力求简单明了，避免繁复。本文介绍的开关电源欠压保护

电路，欠压检测与反馈控制合用同一只光耦，可以对电源输出欠压作出准确灵敏的反应并充

分利用了3842自身的电路特点，使用简单的阻容元件实现了欠压保护电路的自动恢复功能。

23842的内部结构及其控制电路

3842的工作原理已为大家所熟知，本文在此不作重复介绍。值得注意的是3842误差放

大器的输出结构，在2脚接地时，误差放大器会完全截止，不再吸入电流，这就使3842的

应用具有了一定的灵活性。图1、图2是两种常用的3842控制电路。图1是标准的3842控

制电路，误差放大器的

图13842控制电路一

补偿电路Zi和Zf可以为控制回路提供必要的零极点补偿，通过对控制回路传递函数的

校正，使电源的动态响应得到改善。在图2所示的控制电路中，由于２脚接地，3842的误

差放大器始终处于截止状态，PWM比较器的比较电压直接由反馈光耦控制，这种控制方法简

单易行，也可避免

图23842控制电路二

止状态，PWM比较器的比较电压直接由反馈光耦控制，这种控制方法简单易行，也可避免因

误差放大器补偿不当造成的电源工作不稳定，在电源设计中也获得了广泛应用。本文所介绍

的开关电源欠压保护电路就是基于这种控制模式设计的。

3单光耦自恢复欠压保护电路

以3842单端反激电源为例，当电源供电电压过低或电源输出端过载、短路时，电源的

初级电流都会大幅度增加，由于采样电阻Rs的限流作用，使得电源的工作占空比缩小，输

出电压下降，电源处于非正常工作状态。特别是当输出端短路时，变压器中磁通的释放能力

近似为零，随着磁通的积累，变压器将处于磁饱和状态。在初级功率管导通时，供电电压几

乎全部加在功率管上，虽然采样电阻Rs可以为功率管提供短时间的保护，但长时间的短路

必然会导致功率管严重发热乃至损坏，所以在电源设计时必须增加欠压检测和保护电路，当

检测到电源输出端出现欠压现象时，应及时关闭电源控制器，以防电源损坏。

输出端欠压检测，可以采用初级间接检测和次级直接检测两种方法，一般来说次级直接

检测更迅速准确，因而在电源设计中采用较多。最普通的次级直接检测方法是在控制回路中

额外增加光耦等元件（如图3所示），当输出端出现欠压时，光耦截止，触发初级的附加控

制电路迫使3842关闭。这种欠压检测方法存在着检测精度不高，使用元件较多等缺陷。另

外，在一些特定应

图3带有光耦的次级直接检测电路

用场合，要求电源在出现过载或短路欠压时电源控制器不能完全锁死，当欠压故障消除后，

电源控制器应具有无须重新上电即可自动恢复工作的功能。自恢复功能的加入会使控制电路

的元件数进一步增加，也使控制电路的设计变得复杂化。如何能用较少的元件、较简单的方

法、更有效地完成电源的欠压检测、欠压保护及自恢复功能，是本文所介绍的欠压保护电路

的设计重点。图4是单光耦自恢复欠压保护电路的基本应用电路。

在电源上电后，电容E1开始充电，当E1电压充至16V时，3842开始工作。3842的8

脚出现5V电压，并通过电阻R2对电容C1进行充电。此时，由于2脚电压低于2.5V，3842

的误差放大器会完全截止，而且在电源输出电压达到正常值以前，光耦中也不会有If流过，

所以PWM比较器的比较电压为高电平（1V），电源开始工作，次级电容E2开始被充电。在

C1被充电至2.5V前，由于次级输出电压已达到正常值

，反馈控制回路开始起作用，采样比较放大器TL431开始下拉电流，光耦中有电流If流过，

三极管Q1饱和导通，C1通过R3放电，2脚电压最终被稳定在R2和R3的分压值上（

2.5V），PWM比较器的比较电压完全由反馈光耦调节控制，电源进入了稳定工作状态。

图4单光耦自恢复欠压保护电路