交流输入回路包括输入保护电路和EMC抑制电路等。输入保护电路是对交流输入回路中的过流、过压保护以及限流作用;EMC抑制电路有两方面的作用:一是抑制外部干扰信号通过电网进入电源系统;二是抑制电源内部产生的干扰信号进入电网,避免对其它电器设备及显示器和微机本身的干扰。
输入保护电路由保险丝、反极性保护二级管、输入电容、瞬态抑制二极管等组成,常用的输入保护电路如图1所示。
(1)保险丝
模块输入端的保险丝提供安全保护,一般保险丝规格可选取1.5~2倍的额定输入电流,如果模块的输入电压范围相当宽,保险丝应该选择2倍的最大输入电流。
是否选择一个快速熔断的保险丝取决于具体的应用。一般情况下一个普通的保险丝能提供足够的保护,模块内部可以处理短路时的一些瞬态错误,但在热备份的应用中,推荐使用快速保险丝,以防失效的模块将输入母线短路。
(2)输入电容
在模块的输入端应加装一只电解电容,这个电容有两个作用:
①吸收模块输入端的电压尖峰
②在输入母线上出现电压瞬态时(因短路或意外导致的电压瞬间跌落),给模块提供一定时间的维持电压。选择电容时,除考虑脉动电流和电压外,应该选择低等效串联电阻(ESR)的电容。
(3)输入瞬态过压保护
输入瞬间过压保护可加装一支瞬态抑制二极管或瞬态吸收器(压敏电阻),用于抑制一次电源产生的高压尖峰,以保护输入端的安全可靠。这只二极管或压敏电阻应放在电解电容前面。对于较大能量的瞬态电压有必要接一个LC滤波器(L1和C1)。LC滤波器对瞬态能量有积分作用,而瞬态抑制二极管能削减尖峰电压。L2为共模滤波电感,滤除输入端的共模噪声。瞬态保护在低压时选用二极管,高压时选用压敏电阻。
(4)反极性保护
为了防止模块在输入线接错时,模块承受反向电压,在输入端安装一只二极管,这只二极管可串联或并联在输入回路(图中虚线所示位置)。如果使用瞬态抑制二极管作为瞬态过压保护,则省略串联的二极管,同样可起到反极性保护的作用。
(5)Y电容器
推荐安装Y电容,以降低共模噪音,Y电容的中心接模块外壳并与系统保护地相连。
一般模块电源产品都有内置滤波器,能满足一般电源应用的要求。如果需要更高要求的电源系统,应增加输入滤波网络。可以采用LC或π型网络,但应注意尽量选择较小的电感和较大的电容。
为了防止输入电源瞬态高压损坏模块电源,建议用户在输入端接瞬态吸收二极管并配合保险丝使用,以确保模块在安全的输入电压范围之内。为了降低共模噪声,可以增加Y(Cy)电容,一般选择几nf高频电容。R为保险丝,D1为保护二极管,D2为瞬态吸收二极管(P6KE系列)。
(1) 基本保护电路
FU为保险丝,用作开关电源的过电流保护。
RV1~RV3均为氧化锌压敏电阻,主要用来抑制瞬态过电压,即我们在开关电源设计中所说防雷击的要求。
NTC是负温系数的热敏电阻,用来抑制接通电源瞬间的浪涌电流冲击。一般来说,它只用于300W以下的电源。对于功率等级较高的,多采用电阻限流法、电感限流法等。
电阻限流法:将NTC元件换成电阻,另通过继电器接点来短电阻。如图3所示,还有许多与此相关或相似的电路。
(2) 输入过压保护
Vin:为略大于最高输入电压。如AC/DC则滤波电容后取
Vin×R2/(R1+R2)≥0.7V
C1:取104J63或小容量铝电解电容,目的是防止外界干扰误动作
Vref:为芯片的基准脚。如3842的8PIN
Q1:为NPN的达令顿管即可。如2N4401
(3) 输入欠压保护
此电路仅相当于一个反向器电路
Vin:为略低于最低输入电压。如AC/DC则滤波电容后取
Vin×R3/(R1+R2+R3)≤0.7V
R4:<<Q1的判断时的阻值
Vref:为芯片的基准脚。如3842的8pin
Q1、Q2:为NPN的达令顿管即可。如2N4401
注:采用运放来做亦可,但原理相通。如有机会将多列出此类电路。
当输入的差模电压或共模电压超过规定值时,会造成内部输入级工作不正常,甚至损坏输入级。可采取图6所示利用二极管D1、D2和电阻R1构成的双向限幅电路来进行输入保护。