上一篇分享开关电源工作原理分析，本文将分享电流保护电路测试和市电输入过压保护电路测试相关内容。通过电路工作原理与电路仿真测试两大方面来讲解，同时有配套的资料供大家下载。如有疑问，可在下方评论区留言。
电流保护电路测试
1、电流保护电路
电路作用：浪涌保护电路，监控输入电网的异常变化，存在异常时关断IGBT进行保护。
电路工作原理：具体电路和测试波形如下图所示，正常工作时LM339的1脚内部三极管截止，电阻R19将1脚电压变为高电平，当市电输入端出现大电流时1脚内部三极管导通并输出低电平，CPU连接的中断口经过二极管D18被拉低，CPU检测到低电平时发出命令使IGBT关断，起到安全保护作用，此保护属于软保护，另外还有硬保护，1脚内部三极管导通时使其输出低电平，直接拉低驱动电路的输入电压，从而关断IGBT的G极，保护IGBT不被击穿，通常判断软保护或硬保护方法——软保护时设置2秒后才起动，硬保护起动时间很快、远远低于2秒；C点电压由于选择地为参考点，静态时C点电压由RJ28、R27、R14电阻分压所得，正常工作时互感器感应输入端电流，C点电压将会下降，电流越大C点电压越低，A点电压也会下降，B点为LM339负端RJ29、RJ25 分压后的基准电压，当A点电压下降到B点电压以下时LM339反转，D点输出低电平时拉低中断口，通过调节输入正负端参数改变干扰灵敏度；利用工具查看两输入端在最大功率工作时比较电压越接近越稳定，但是需要仿止出现太过灵敏而导致中断间隙太小，因为开关电源通常干扰比较大，尤其最大功率最大电流时干扰最容易出现；CPU根据中断口检测电源输入端的浪涌电流，程序检测到低电平时停止工作，保护IGBT不受浪涌电流击穿；该电路异常出现时检锅不工作、爆机不保护。
（a）电流保护电路
（b）实际测试波形
图4.68 电流保护电路与实际测试波形
电流保护电路仿真测试：过流保护仿真电路如下图所示，等效电流源提供50Hz交流电流Imain和脉冲干扰电流Ipulse，分别用于测试限流保护和脉冲干扰保护；辅助供电提供18V和5V辅助电源；电流采样、整流、滤波将交流电流信号转化为直流电压信号，用于过流比较电路和CPU检测；限压与检测电路将电流—电压转化信号输入CPU，并利用D19进行限压保护；中断处理电路包括延时与限压，其中INT_CH为硬中断——关闭IGBT、INT为软中断——CPU监测；信号比较电路将市电电流与基准电压进行比较，实现电流保护功能。
图4.69 过流保护仿真测试电路
a）正常工作仿真测试：正常工作时市电输入电流小于过流设置值，LM339的7脚电压高于6脚电压，1脚集电极开路，D点和INT点均为高电平。
图4.70 正常工作测试电路
图4.71 瞬态仿真设置
图4.72 B点和C点仿真波形
图4.73 B点和C点实际测试波形
图7.74 A点和B点仿真波形
图4.75 A点和B点实际测试波形
图4.76 硬中断D点和软中断INT点电压波形——正常工作时两点均为高电平
b）过流保护仿真测试：Imain电流从5mA线性增大至15mA；Imain小于约9.2mA时D点和INT点均为高电平，保护不起作用；Imain大于约9.2mA时D点和INT点均为低电平，保护起作用；通过电阻参数改变A和B点电压值从而进行过流值调节。
图4.77 Imain直流仿真设置、Ipulse为零
图4.78 D点和INT点电压波形和数据
c）脉冲干扰保护仿真测试：Ipulse为5mA脉冲电流源、Imain为零时对电路进行瞬态测试，具体仿真电路如下图所示；当脉冲电流出现时电容C24、C14和RJ25进行分压，使得LM339的6脚电压高于7脚，所以1脚集电极短路输出低，D点和INT点均为低电平，中断保护起作用，干扰消失时电路恢复正常工作，CPU软中断进行计数处理，如果干扰反复出现则关机进行整体保护；电容C19使得保护到来时快速关闭IGBT，保护消失时缓慢开通IGBT。
图4.79 脉冲干扰测试电路
图4.80 脉冲干扰测试波形
市电输入过压保护电路测试
电路作用：高压保护电路，监控输入电网的异常变化，异常存在时关断IGBT进行保护；
电路工作原理：
1、电路具有电流和电压双重保护功能，电阻R53、R54、RJ55组成分压电路，输入电压超过正常设定电压值时A点电压将会升高，达到或超过三极管Q5的基极导通电压0.7V时Q5一直导通，由于三极管的C极连接LM339的1脚，即中断口，所以程序检测到低电平后关闭输出，保护IGBT及主回路器件不被烧毁。
2、出现电压浪涌时与R53的并联电容C28起作用，因为电容两端电压不能突变，所以瞬间电压发生变化时电容相当于短路（交流耦合），A点电压瞬间变高，使得Q5导通，从而CPU中断口得到响应；测试电路与正常情况时A点波形分别如下图所示。
3、市电输入电压保护电路发生异常时检锅电路不工作、爆机不保护。
（a）市电输入过压保护电路
（b）Q5基极即A点实际测试波形
图4.81 市电输入过压保护电路与测试波形
市电输入电压保护电路仿真测试：市电过压保护仿真电路如下图所示：市电输入电路由脉冲源Vpulse等效，当市电电压超过一定值时Q5导通，将硬中断信号INTCH拉低，从而使得驱动信号DRV同时为低，导致IGBT关闭，实现市电过压保护；当市电中存在脉冲干扰信号时C28交流耦合，使得Q5的基极电压升高，同样实现市电过压保护。
图4.82 市电过压保护仿真测试电路
a） 瞬态仿真测试：VIN浪涌输入时C28等效短路，R54和RJ55对输入电压分压后控制Q5导通与断开，利用叠加原理进行计算，脉冲电压VP比例系数为4.44m；当计算保护电压Vprotect>0.7时Q5导通，保护电路起作用；310V直流产生387mV保护电压，当VP>(700-387)/4.44=70.5V时浪涌保护开始起作用；瞬态仿真设置和仿真波形分别如下图所示，当市电输入电压瞬间升高时中断保护信号V(INTCH)和驱动信号V(DRV)均变低，实现IGBT的市电高压干扰信号保护，由于C28只对高频信号起作用，所以当干扰脉冲高电平时间很长时保护失效，V(INTCH)和V(DRV)逐渐变为高电平，IGBT恢复正常工作，只要此时输入VIN总电压不高于直流保护电压值即可。
图4.83 瞬态仿真设置
图4.84 V(VACIN,VIN:-)和V(DRV)、V(INTCH)仿真波形
b）市电过压保护直流仿真测试：C28等效开路，R53、R54、RJ55对输入电压分压后控制Q5导通与断开，电压比例为1.26m；Vin从100V增大到1kV，当Vin电压大于500V时驱动电压V(DRV)逐渐降低，当Vin约为600V时V(DRV)降到约5.2V，IGBT逐渐完全关断，通过调节RJ55阻值改变市电过压保护值；直流仿真设置、测试波形和数据分别如下图所示。
总结——过压保护电路能够对市电过压和快速浪涌进行保护。
图4.85 Vin直流仿真设置
图4.86 V(DRV)电压波形和数据
今天就分享到此，未完待续~