開(kāi)關(guān)電源是一種電壓轉化電路，首要的作業(yè)內容是升壓和降壓，廣泛運用于現代電子產(chǎn)品。由于開(kāi)關(guān)三極管總是作業(yè)在“開(kāi)”與“關(guān)”的情況，所以叫開(kāi)關(guān)電源。開(kāi)關(guān)電源實(shí)質(zhì)便是一個(gè)振蕩電路，這種轉化電能的辦法，不只運用在電源電路，在其它的電路運用也很遍及，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。開(kāi)關(guān)電源與變壓器比較具有用率高、穩性好、體積小等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是功率相對較小，并且會(huì )對電路發(fā)生高頻攪擾,變壓器反應式振蕩電路，能發(fā)生有規則的脈沖電流或電壓的電路叫振蕩電路，變壓器反應式振蕩電路便是能滿(mǎn)意這種條件的電路。
1防浪涌軟啟動(dòng)電路
開(kāi)關(guān)電源的輸入電路大都選用電容濾波型整流電路，在進(jìn)線(xiàn)電源合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零，電容器充電瞬間會(huì )構成很大的浪涌電流，特別是大功率開(kāi)關(guān)電源，選用容量較大的濾波電容器，使浪涌電流達100A以上。在電源接通瞬間如此大的浪涌電流，重者往往會(huì )導致輸入熔斷器燒斷或合閘開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)燒壞，整流橋過(guò)流損壞;輕者也會(huì )使空氣開(kāi)關(guān)合不上閘。這種現象均會(huì )形成開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常作業(yè)，為此幾乎所有的開(kāi)關(guān)電源都設置了防止流涌電流的軟啟動(dòng)電路，以保證電源正常而可靠工作。
2過(guò)壓、欠壓及過(guò)熱保護電路
進(jìn)線(xiàn)電源過(guò)壓及欠壓對開(kāi)關(guān)電源形成的危害，首要表現在器件因承受的電壓及電流應力超出正常運用的范圍而損壞，一原因電氣性能指標被損壞而不能滿(mǎn)意要求。因此對輸入電源的上限和下限要有所限制，為此選用過(guò)壓、欠壓保護以進(jìn)步電源的可靠性和安全性。溫度是影響電源設備可靠性的最重要因素。依據有關(guān)資料分析標明，電子元器件溫度每升高2℃，可靠性下降10%，溫升50℃時(shí)的作業(yè)壽數只要溫升25℃時(shí)的1/6，為了防止功率器件過(guò)熱形成損壞，在開(kāi)關(guān)電源中亦需要設置過(guò)熱保護電路。
3缺相保護電路
由于電網(wǎng)自身原因或電源輸入接線(xiàn)不可靠，開(kāi)關(guān)電源有時(shí)會(huì )呈現缺相工作的情況，且掉相工作不易被及時(shí)發(fā)現。當電源處于缺相工作時(shí)，整流橋某一臂無(wú)電流，而其它臂會(huì )嚴峻過(guò)流形成損壞，一起使逆變器作業(yè)呈現異常，因此有必要對缺相進(jìn)行保護。檢測電網(wǎng)缺相一般選用電流互感器或電子缺相檢測電路。由于電流互感器檢測成本高、體積大，故開(kāi)關(guān)電源中一般選用電子缺相保護電路。三相平衡時(shí)，R1～R3結點(diǎn)H電位很低，光耦合輸出近似為零電平。當缺相時(shí)，H點(diǎn)電位舉高，光耦輸出高電平，經(jīng)比較器進(jìn)行比較，輸出低電平，關(guān)閉驅動(dòng)信號。比較器的基準可調，以便調理缺相動(dòng)作閾值。該缺相保護適用于三相四線(xiàn)制，而不適用于三相三線(xiàn)制。電路稍加變化，亦可用高電平關(guān)閉PWM信號。
4短路防護
開(kāi)關(guān)電源同其它電子裝置一樣，短路是最嚴峻的缺點(diǎn)，短路保護是否可靠，是影響開(kāi)關(guān)電源可靠性的重要因素。IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)兼有場(chǎng)效應晶體管輸入阻抗高、驅動(dòng)功率小和雙極型晶體管電壓、電流容量大及管壓下降的特色，是現在中、大功率開(kāi)關(guān)電源最遍及運用的電力電子開(kāi)關(guān)器件。IGBT可以承受的短路時(shí)間取決于它的飽滿(mǎn)壓降和短路電流的大小，一般僅為幾μs至幾十μs。短路電流過(guò)大不只使短路承受時(shí)間縮短，并且使關(guān)斷時(shí)電流下降率di/dt過(guò)大，由于漏感及引線(xiàn)電感的存在，導致IGBT集電極過(guò)電壓，該過(guò)電壓可在器件內部發(fā)生擎住效應使IGBT確認失效，一起高的過(guò)電壓會(huì )使IGBT擊穿。因此，當呈現短路過(guò)流時(shí)，有必要采用有用的保護辦法。為了完成IGBT的短路保護，則有必要進(jìn)行過(guò)流檢測。適用IGBT過(guò)流檢測的辦法，一般是選用霍爾電流傳感器直接檢測IGBT的電流Ic，然后與設定的閾值比較，用比較器的輸出去控制驅動(dòng)信號的關(guān)斷;或者選用直接電壓法，檢測過(guò)流時(shí)IGBT的電壓降Vce，由于管壓降含有短路電流信息，過(guò)流時(shí)Vce增大，且基本上為線(xiàn)性關(guān)系，檢測過(guò)流時(shí)的Vce并與設定的閾值進(jìn)行比較，比較器的輸出控制驅動(dòng)電路的關(guān)斷。在短路電流呈現時(shí)，為了防止關(guān)斷電流的di/dt過(guò)大構成過(guò)電壓，導致IGBT確認無(wú)效和損壞，以及為了下降電磁攪擾，一般選用軟降柵壓和軟關(guān)斷歸納保護技術(shù)。在檢測到過(guò)流信號后首先是進(jìn)入降柵保護程序，以下降缺點(diǎn)電流的幅值，延長(cháng)IGBT的短路承受時(shí)間。在降柵動(dòng)作后，設定一個(gè)固定推遲時(shí)間用以判別缺點(diǎn)電流的真實(shí)性，如在推遲時(shí)間內缺點(diǎn)消失則柵壓主動(dòng)康復，如缺點(diǎn)依然存在則進(jìn)行軟關(guān)斷程序，使柵壓降至0V以下，關(guān)斷IGBT的驅動(dòng)信號。由于在降壓程序階段集電極電流已減小，故軟關(guān)斷時(shí)不會(huì )呈現過(guò)大的短路電流下降率和過(guò)高的過(guò)電壓。選用軟降柵壓及軟關(guān)斷柵極驅動(dòng)保護，使缺點(diǎn)電流的幅值和下降率都能受到限制，過(guò)電壓下降，IGBT的電流、電壓工作軌跡能保證在安全區內。在規劃降柵壓保護電路時(shí)，要正確挑選降柵壓崎嶇和速度，假設降柵壓崎嶇大(比如7.5V)，降柵壓速度不要太快，一般可選用2μs下降時(shí)間的軟降柵壓，由于降柵壓崎嶇大，集電極電流現已較小，在缺點(diǎn)情況關(guān)閉柵極可快些，不用選用軟關(guān)斷;假設降柵壓崎嶇較小(比如5V以下)，降柵速度可快些，而關(guān)閉柵壓的速度有必要慢，即選用軟關(guān)斷，以防止過(guò)電壓發(fā)生。
