引言

　　在開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中很重要的一項(xiàng)內(nèi)容是過(guò)載保護(hù)功能的設(shè)計(jì)，尤其是在空間領(lǐng)域，由于其高可靠、高風(fēng)險(xiǎn)、不可維修性的特殊要求，使得空間用DC-DC變換器要具備可靠的過(guò)載保護(hù)功能。

　　過(guò)載保護(hù)的功能是指在負(fù)載過(guò)載情況下能有效保護(hù)DC-DC變換器不致由于過(guò)熱而損壞，即主要是控制功率MOSFET管的過(guò)載電流(輸入電流)。由于用電負(fù)載不同，對(duì)過(guò)載保護(hù)功能要求也不同。如衛(wèi)星控制系統(tǒng)要求過(guò)載后DC-DC變換器不能斷電，因此采取限流保護(hù);有效載荷系統(tǒng)要求可以在過(guò)載后DC-DC變換器斷電，因此采取截流保護(hù)。又如集中供電的電源系統(tǒng)，由于多臺(tái)設(shè)備公用一個(gè)電源，因此也要求由于其中一臺(tái)設(shè)備過(guò)載后DC-DC變換器還能正常提供輸出;而分散供電的電源系統(tǒng)則可以根據(jù)具體的配電要求設(shè)置過(guò)流保護(hù)方式等。

　　DC-DC變換器由于和用電負(fù)載緊密結(jié)合在一起，因此引起過(guò)載的失效模式可能是內(nèi)部原因，即DC-DC變換器內(nèi)部失效。也可能是外部原因，即用電負(fù)載的失效。

　　內(nèi)部原因例如DC-DC變換器輸出整流二極管的短路、輸出濾波電容的短路、輸出濾波共模電感兩個(gè)繞組之間的短路等。內(nèi)部原因很簡(jiǎn)單，主要是用電負(fù)載的短路、CMOS電路的閂鎖等。

　　本文提出了一種基于PWM的限流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方法，以及設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

　　電流環(huán)控制方式的過(guò)流保護(hù)

　　電流型控制是雙環(huán)控制系統(tǒng)，由開(kāi)關(guān)器件的峰值電流信號(hào)反饋的電流環(huán)(內(nèi)環(huán))和輸出電壓信號(hào)反饋的電壓環(huán)(外環(huán))構(gòu)成。功率變換部分是由電流環(huán)控制的電流源，電壓外環(huán)控制功率級(jí)的電流環(huán)。電流內(nèi)環(huán)負(fù)責(zé)輸出電感的動(dòng)態(tài)變化，而電壓外環(huán)只需控制輸出電容。

　　電流型控制方式的PWM有多種，諸如UC1842(3、4、5)系列、UC1846、UC1825(電壓型和電流型)等，都設(shè)計(jì)了基于電流環(huán)的過(guò)流保護(hù)功能。

　　以UC1842為例，其工作原理是功率開(kāi)關(guān)管由振蕩器起始導(dǎo)通，當(dāng)峰值電感電流達(dá)到誤差放大器輸出建立的門(mén)限電平時(shí)終止，這樣使得在逐周基礎(chǔ)上反饋的誤差信號(hào)控制峰值電感電流。即電流取樣信號(hào)逐周與誤差放大器的輸出電平比較，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)脈沖來(lái)控制功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)輸出。在過(guò)流狀態(tài)下，由于峰值電感電流斜率比較大，使得逐周比較產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)脈沖很窄，從而大大限制了功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了限流保護(hù)，是一種峰值電流控制方式。其峰值電感電流受誤差放大器輸出電壓的控制，見(jiàn)式(1)：

　　其中：VE為誤差放大器的輸出電壓;RS電流檢測(cè)電阻。

　　但筆者根據(jù)多年工程實(shí)際驗(yàn)證，僅僅依靠電流環(huán)控制方式的過(guò)流保護(hù)不能有效的限制輸入電流，電路仿真和試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果比較一致，下面給出基于PWM 1845的電流環(huán)過(guò)流保護(hù)的仿真結(jié)果。仿真電路見(jiàn)圖1，結(jié)果見(jiàn)圖2?？梢钥吹竭^(guò)流后輸入平均電流為0.65A。