1 前言

研发任何开关电源，最重要的一个原则就是这个电源必须是安全可靠的。本文通过两款对蓄电池充电的开关电源的研制，研究了一系列提高开关电源可靠性的电路。开关电源的保护电路结构非常的多样化，在设计的时候应该针对具体电路选择合适有效的保护方案，从而在简化电路结构和降低成本的考虑中更好的实施保护。

2 软启动电路

本开关电源的输入电路，采用整流加电容滤波电路。在输入电路合闸瞬间，由于电容器上的初始电压为零会形成很大的瞬时冲击电流。特别是两款对蓄电池充电的开关电源是大功率开关电源，输入采用较大容量的滤波电容器，其冲击电流可达100A 以上。在电源接通瞬间，如此大的冲击电流幅值往往会导致输入熔断器烧断，有时甚至将合闸开关的触点烧坏，轻者也会使空气开关合不上闸，上述原因均会造成开关电源无法正常投入使用。为此，本开关电源在输入电路里设置了防止冲击电流的软起动电路，以保证开关电源正常而 可靠的运行。具体电路见图1。

如上图所示，本开关电源的软启动主要由温敏电阻R1实现，型号为MF74-10/18，其特点是随着电流和温度的升高阻值急剧下降，在基准温度25℃时（此时施加电流为0A）测得的电阻值约为10Ω，而在环境温度为25℃且施加在电阻器上的电流为允许的最大连续稳态电流时，其阻值约为0.055Ω。当电源输入电路合闸时，R1电阻为10Ω，相当于输入整流后的电路通过该电阻给后面大电容充电。而当电路正常工作时，该电阻的阻值可以忽略不计，对整个电路没有影响。

3 硬件消除开关机抖动干扰电路

在本电源中，我们采用机械式开关构成触点输入回路，通过开关的闭合或断开，以电平的形式控制设备的工作状态。由于开关闭合或断开时，触点有机械抖动，使输出信号出现抖动，即开关一次闭合或断开的动作产生多个脉冲。该信号会导致误开机动作，而此时，相应的软启动电路没有恢复，因此极易产生损毁IGBT 的后果。这种开关量输入干扰的问题是系统设计中客观存在的，本文在对开关触点抖动过程分析的基础上并结合多次实验，研究出硬件电路消除抖动干扰的方法，具体电路见图2。

在该电路中，采用RS 触发器来消除开关抖动。如图中所示，+15V-IC 接受开关控制信号，其值为高电平的话，电源控制芯片供电，电源开始工作；低电平则为关机。POWERPOWEROFF是控制硬件的驱动PWM 信号，只有POWER-OFF 为高时，PWM 才能被驱动从而控制IGBT 动作。当开关断开时，+15V-IC 变为低电平，电阻R45下拉MG6A(CD4044)R 输入端，保证Q 端（POWER-OFF）输出逻辑低电平，关闭PWM 驱动。开关抖动仅仅在S 输入端产生一个逻辑高输入，不会引起Q端输出状态的改变，这是因为R 输入端的下拉电阻保证R 端低电平输入。

4 输入和输出过流、过压保护电路

4.1 输入、输出过流保护电路具体输入、输出过流保护电路见图3。

如图3 所示， 出于隔离的需要， 采用了电流传感器BJHCS-LTS-15A 采集输入、输出电流，当电流超过设定保护值时，比较器翻转，触发RS 触发器输出端，输出逻辑高电平去关断PWM 输出。

4.2 输入、输出过压保护电路

具体输入、输出过压保护电路见图4。

如图4 所示，当采集的输入、输出电压超过设定保护值时，比较器翻转，触发RS 触发器输出端输出逻辑高电平去关断PWM 输出。

5 结论

本文阐述了一些提高开关电源可靠性的电路。主要是：软启动电路；硬件消除开关机抖动干扰电路；输入和输出过流、过压保护电路。在两款可快速对34V/300Ah 蓄电池充电的开关电源样机研制中，均采用了上述电路。经过对这两款电源反复老化试验，得出该电源能很好实现对大容量蓄电池可靠充电的结论，从而验证了上述电路对提高电源可靠性的贡献。