1 前言
研發任何開關電源，最重要的一個原則就是這個電源必須是安全可靠的。本文通過兩款對蓄電池充電的開關電源的研制，研究了一系列提高開關電源可靠性的電路。開關電源的保護電路結構非常的多樣化，在設計的時候應該針對具體電路選擇合適有效的保護方案，從而在簡化電路結構和降低成本的考慮中更好的實施保護。本文著重研究了的電路是：軟啟動電路；硬件消除開關機抖動干擾電路；輸入、輸出過流保護電路；輸入、輸出過壓保護電路。最后，通過對這兩款開關電源的反復測試，驗證了上述電路的可行性及其對提高開關電源可靠性的貢獻。
2 軟啟動電路
本開關電源的輸入電路，采用整流加電容濾波電路。在輸入電路合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零會形成很大的瞬時沖擊電流。特別是兩款對蓄電池充電的開關電源是大功率開關電源，輸入采用較大容量的濾波電容器，其沖擊電流可達100A 以上。在電源接通瞬間，如此大的沖擊電流幅值往往會導致輸入熔斷器燒斷，有時甚至將合閘開關的觸點燒壞，輕者也會使空氣開關合不上閘，上述原因均會造成開關電源無法正常投入使用。為此，本開關電源在輸入電路里設置了防止沖擊電流的軟起動電路，以保證開關電源正常而 可靠的運行。具體電路見圖1。
如上圖所示，本開關電源的軟啟動主要由溫敏電阻R1 實現，型號為MF74-10/18，其特點是隨著電流和溫度的升高阻值急劇下降，在基準溫度25℃時（此時施加電流為0A）測得的電阻值約為10Ω，而在環境溫度為25℃且施加在電阻器上的電流為允許的最大連續穩態電流時，其阻值約為0.055Ω。當電源輸入電路合閘時，R1 電阻為10Ω，相當于輸入整流后的電路通過該電阻給后面大電容充電。而當電路正常工作時，該電阻的阻值可以忽略不計，對整個電路沒有影響。
3 硬件消除開關機抖動干擾電路
在本電源中，我們采用機械式開關構成觸點輸入回路，通過開關的閉合或斷開，以電平的形式控制設備的工作狀態。由于開關閉合或斷開時，觸點有機械抖動，使輸出信號出現抖動，即開關一次閉合或斷開的動作產生多個脈沖。該信號會導致誤開機動作，而此時，相應的軟啟動電路沒有恢復，因此極易產生損毀IGBT 的后果。這種開關量輸入干擾的問題是系統設計中客觀存在的，本文在對開關觸點抖動過程分析的基礎上并結合多次實驗，研究出硬件電路消除抖動干擾的方法，具體電路見圖2。
在該電路中，采用RS 觸發器來消除開關抖動。如圖中所示，+15V-IC 接受開關控制信號，其值為高電平的話，電源控制芯片供電，電源開始工作；低電平則為關機。POWERPOWEROFF是控制硬件的驅動PWM 信號，只有POWER-OFF 為高時，PWM 才能被驅動從而控制IGBT 動作。當開關斷開時，+15V-IC 變為低電平，電阻R45 下拉MG6A(CD4044)R 輸入端，保證Q 端（POWER-OFF）輸出邏輯低電平，關閉PWM 驅動。開關抖動僅僅在S 輸入端產生一個邏輯高輸入，不會引起Q端輸出狀態的改變，這是因為R 輸入端的下拉電阻保證R 端低電平輸入。
4 輸入和輸出過流、過壓保護電路
4.1 輸入、輸出過流保護電路具體輸入、輸出過流保護電路見圖3。
如圖3 所示， 出于隔離的需要， 采用了電流傳感器BJHCS-LTS-15A 采集輸入、輸出電流，當電流超過設定保護值時，比較器翻轉，觸發RS 觸發器輸出端，輸出邏輯高電平去關斷PWM 輸出。
4.2 輸入、輸出過壓保護電路
具體輸入、輸出過壓保護電路見圖4。
如圖4 所示，當采集的輸入、輸出電壓超過設定保護值時，比較器翻轉，觸發RS 觸發器輸出端輸出邏輯高電平去關斷PWM 輸出。
5 結論
本文闡述了一些提高開關電源可靠性的電路。主要是：軟啟動電路；硬件消除開關機抖動干擾電路；輸入和輸出過流、過壓保護電路。在兩款可快速對34V/300Ah 蓄電池充電的開關電源樣機研制中，均采用了上述電路。經過對這兩款電源反復老化試驗，得出該電源能很好實現對大容量蓄電池可靠充電的結論，從而驗證了上述電路對提高電源可靠性的貢獻。