欠壓保護電路設計圖文分享-KIA MOS管

欠壓保護電路作用

欠壓保護是指用電器在輸入電壓達不到工作電壓時，會切斷輸入電壓，有效保護用電器不因低電壓而反復起動導致損壞。當輸入電壓正常后，用電器自動恢復正常工作。

由于短路故障等原因，線路電壓會在短時間內出現大幅度降低甚至消失的現象。它會給線路和電器設備帶來損傷。例如：使電動機疲倒、堵轉，從而產生數倍于額定電流的過電流，燒壞電動機；當電壓恢復時，大量電動機的自起動又會使電動機的電壓大幅度下降，造成危害。

引起電動機疲倒的電壓稱為臨界電壓 。當線路電壓降低到臨界電壓時，保護電器的動作，稱為欠電壓保護，其任務主要是防止設備因過載而燒毀。當本路電壓 低于臨界電壓保護電器才動作的稱為失壓保護，其主要任務是防止電動機自起動。

欠壓保護電路設計分析

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。

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，利用遲滯比較器設計以下的欠壓保護電路：

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．

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