Boost电路作为一种非隔离的升压电路,其结构简单,容易设计,成本低廉,被广大的工程师所喜欢,广泛应用于各种不需要隔离的升压场合,特别是有源PFC电路中应用最为广泛。
对于其原理的分析,与电路的设计,很多的文献资料上都有详细的论述与计算步骤,大家可以参考相应的资料,这里不再赘述。
较于BUCK或其他的隔离电路,BOOST电路的保护似乎更麻烦。
对于一般的保护电路而言,当输入欠压,过压,输出过流,短路,过压,过温度的时候,我们会要求电路会自动关闭输出,或实现打嗝式的保护,以利于后面的负载或电路受到及时的保护,避免损坏;但对于BOOST电路而言,因升压电感,输出整流二极管是串联在输入与输出的回路中,即使是完全关闭MOSFET的驱动,输出也会有一个比输入电压低电感直流压降跟二极管正向导通压降的电压,这也就是说不能完全关闭输出,没有达到我们想要的保护效果。
下面小编为大家总结了一些方案或许可以实现上面所说的那些保护功能呢?
①可以在输入端加MOS作关断保护。这个是一种很好的方法,但MOSFET的控制比较复杂,而且需要高电压大电流的MOSFET,这样会增大系统的成本,而且会降低可靠性。其结果是输入端的电压相对低些,而且加在输入端更方便实现软启动,减小对MOS的冲击。但是由于输出端电流更小,加在输出端MOS功耗更小一点。
②对类似产品,日本有要求输出端必须有保险装置,通常是加可恢复保险丝。可恢复的保险丝说白了就是PTC,不适合大功率场合,而且会产生大量的损耗,把保险装置加在输出端比加在输入端损耗相对小些,而且这种方式成本更低,经济实惠。
③可以用在母线上串接继电器的方式,在关掉MOS的同时,同步切断继电器,使得主回路断开就可以切断电流回路,进一步保护二极管。继电器是一个常见的保护方法,但也有寿命短,且在开关动作时容易打火等缺点。
④如果不考虑成本和复杂性的话,完美的保护电路一定可以做的出来!但实际上,输出短路是个例,为这个“意外”花过多的成本非常不值得。
图注:第四种方案的电路设计图
1:Vin端的Fuse必须要有,防止MOS击穿造成安全隐患。
2:输出短路时,受大电流冲击的脆弱部件需要加强(图中的Rsense )。
3: BOOST输出电流通常远小于输入电流,更远远的小于短路时的大电流,因此使用PPTC(自恢复保险丝)是可行的。PPTC动作电流可取输出电流的2~3倍,正常时,PPTC损耗非常小。
4:Boost使能脚EN电压由输出取,一但短路后,EN=0V(电压降在PPTC上),IC立即停止工作,输出电压降低到约等于输入电压,可以减小短路保护后的功耗,同时也降低PPTC两端的电压,来降低PPTC的功耗。
5:当输出短路排除后,由于PPTC的存在,EN重新得电,IC启动,BOOST重新工作。
目前很少人关注这一块,即使是目前各大厂商推出的PFC电路,只要后级一短路,后果都可想而知。保护最安全的方法是切断输入,目前的开关器件有三极管,MOSFET,IGBT,继电器,接触器等,不同的开关器件有不同的优缺点。