【導讀】本(ben)文(wen)簡(jian)述(shu)了(le)設(she)備(bei)中(zhong)負(fu)載(zai)係(xi)統(tong)或(huo)是(shi)其(qi)他(ta)原(yuan)因(yin)產(chan)生(sheng)的(de)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)危(wei)害(hai)，分(fen)析(xi)了(le)輸(shu)出(chu)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)應(ying)力(li)影(ying)響(xiang)。針(zhen)對(dui)不(bu)同(tong)原(yuan)因(yin)產(chan)生(sheng)的(de)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)對(dui)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)影(ying)響(xiang)

，給(gei)出(chu)不(bu)同(tong)的(de)防(fang)護(hu)方(fang)案(an)，使(shi)得(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)產(chan)品(pin)即(ji)使(shi)存(cun)在(zai)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)
，電(dian)源(yuan)和(he)係(xi)統(tong)仍(reng)然(ran)可(ke)靠(kao)工(gong)作(zuo)。

一、輸出過壓保護功能和倒灌電壓差異點說明

為wei提ti高gao開kai關guan電dian源yuan產chan品pin的de可ke靠kao性xing，開kai關guan電dian源yuan會hui設she計ji輸shu出chu過guo壓ya保bao護hu功gong能neng
，防fang止zhi產chan品pin內nei部bu的de某mou個ge元yuan器qi件jian損sun壞huai後hou，導dao致zhi輸shu出chu電dian壓ya升sheng高gao。而er電dian源yuan後hou端duan的de負fu載zai隻zhi能neng承cheng受shou一yi定ding的de電dian壓ya大da小xiao，一yi旦dan輸shu出chu電dian壓ya升sheng高gao，會hui損sun壞huai電dian源yuan後hou端duan的de負fu載zai。為wei防fang止zhi此ci問wen題ti發fa生sheng
，開kai關guan電dian源yuan都dou會hui設she計ji輸shu出chu過guo壓ya保bao護hu電dian路lu，從cong而er提ti升sheng係xi統tong可ke靠kao性xing工gong作zuo。

開關電源的輸出電壓過壓保護功能原理如下：

根據上圖1原理圖所示：輸出電壓V_o的計算公式如下所示：電阻R1、R2是已知參數
，V_ref =2.5V

V₀ = [R₁/R₂+1] x V_ref

在電路中

，一旦下拉電阻R2短路，根據計算公式知，V_o電(dian)壓(ya)會(hui)變(bian)為(wei)無(wu)窮(qiong)大(da)
，一(yi)旦(dan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)到(dao)一(yi)定(ding)值(zhi)後(hou)，則(ze)會(hui)損(sun)壞(huai)電(dian)源(yuan)的(de)負(fu)載(zai)，導(dao)致(zhi)係(xi)統(tong)燒(shao)壞(huai)。為(wei)防(fang)止(zhi)此(ci)問(wen)題(ti)發(fa)生(sheng)
，在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)增(zeng)加(jia)輸(shu)出(chu)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)。如(ru)圖(tu)2所示是輸出過壓保護電路的原理簡圖之一，其工作原理如下：一旦下拉電阻R2短路，輸出電壓往上升高，一旦輸出電壓升高到穩壓二極管ZD1的de擊ji穿chuan電dian壓ya後hou
，穩wen壓ya二er極ji管guan工gong作zuo，把ba輸shu出chu電dian壓ya鉗qian位wei在zai穩wen壓ya二er極ji管guan的de擊ji穿chuan電dian壓ya值zhi，防fang止zhi輸shu出chu電dian壓ya繼ji續xu上shang升sheng到dao無wu窮qiong大da，此ci時shi輸shu出chu電dian壓ya值zhi被bei穩wen壓ya二er極ji管guan鉗qian位wei在zai擊ji穿chuan電dian壓ya值zhi大da小xiao，不bu會hui再zai上shang升sheng。穩wen壓ya二er極ji管guanZD1的規格參數值選型一般選取大於輸出電壓值2-3V即可。

圖2的過壓保護電路適用於輸出功率小於75W以下的小功率電源產品中，對於大功率電源產品，輸出過壓保護電路的設計是控製原邊IC的(de)工(gong)作(zuo)，實(shi)現(xian)輸(shu)出(chu)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)。當(dang)產(chan)品(pin)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)時(shi)，輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)呈(cheng)現(xian)打(da)嗝(ge)輸(shu)出(chu)模(mo)式(shi)或(huo)是(shi)直(zhi)接(jie)關(guan)斷(duan)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)
，防(fang)止(zhi)輸(shu)出(chu)功(gong)率(lv)過(guo)高(gao)損(sun)壞(huai)後(hou)級(ji)負(fu)載(zai)係(xi)統(tong)。由(you)於(yu)電(dian)路(lu)比(bi)較(jiao)複(fu)雜(za)，在(zai)此(ci)不(bu)做(zuo)原(yuan)理(li)說(shuo)明(ming)。

以yi上shang主zhu要yao介jie紹shao開kai關guan電dian源yuan的de輸shu出chu過guo壓ya保bao護hu電dian路lu的de工gong作zuo原yuan理li和he作zuo用yong。部bu分fen客ke戶hu在zai使shi用yong開kai關guan電dian源yuan時shi
，負fu載zai端duan存cun在zai輸shu出chu電dian壓ya倒dao灌guan現xian象xiang，損sun壞huai開kai關guan電dian源yuan產chan品pin或huo是shi導dao致zhi開kai關guan電dian源yuan產chan品pin無wu法fa正zheng常chang工gong作zuo。客ke戶hu在zai此ci情qing況kuang下xia就jiu會hui有you疑yi問wen：為啥開關電源產品自身有輸出過壓保護功能，產品還是會損壞？

在此需要特別指出：開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)和(he)電(dian)源(yuan)防(fang)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)功(gong)能(neng)是(shi)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)情(qing)況(kuang)，不(bu)能(neng)混(hun)為(wei)一(yi)談(tan)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)是(shi)電(dian)源(yuan)向(xiang)外(wai)的(de)保(bao)護(hu)功(gong)能(neng)，防(fang)止(zhi)外(wai)部(bu)負(fu)載(zai)係(xi)統(tong)損(sun)壞(huai)；而er開kai關guan電dian源yuan的de防fang倒dao灌guan能neng力li是shi指zhi外wai部bu電dian壓ya對dui開kai關guan電dian源yuan的de影ying響xiang力li，避bi免mian產chan品pin的de輸shu出chu端duan存cun在zai倒dao灌guan電dian壓ya時shi損sun壞huai開kai關guan電dian源yuan，在zai此ci需xu要yao特te別bie區qu分fen這zhe兩liang種zhong情qing況kuang。以yi下xia圖tu3和圖4可以很好說明這兩種情況的差異點：

二
、輸出端反灌電壓產生的原因和防護解決對策

在開關電源中，根據倒灌電壓產生的機理，輸出端存在反灌電壓的原因有如下幾種情況：

1

、係統在不同的輸出電壓之間切換時會存在高壓電壓倒灌到低壓電源中，此問題在直流充電樁設備中比較常見；

2、開關電源的負載是感性負載
，負載工作時會產生感應電動勢，感應電動勢生成的電壓倒灌到開關電源的輸出端；

3、在水電解氫氣和氧氣的設備中，也存在開關電源的輸出端有倒灌電壓現象。

下麵以這三種情況的倒灌電壓為例，給出開關電源在此情況下的危害和解決方案。

例一：開關電源在直流充電樁中的應用的輸出端防倒灌電壓解決方案：

市場對新能源汽車電池充電和BMS配電係統有較高的要求。為給不同類型的汽車充電，要求直流充電樁中的輔助電源具有12V和24V兩種電壓值。大巴車充電係統的輔助電壓源供電采用24V供電，而小汽車充電係統的輔助電壓源供電電壓采用12V電壓值。直流充電樁和充電槍應用方案框圖如下圖5和圖6所示。

在實際應用中，當12V和24V供電係統的電壓在切換時，存在把24V電壓倒灌到12V的開關電源輸出端，導致12V的開關電源損壞。

在電源設計時
，輸出電壓為12V的開關電源的輸出端濾波電解電容耐壓值一般選取16V的規格值，一旦24V電壓倒灌到電源的輸出端

，相當於把24V電壓加到16V電解電容兩端，電解電容會因為過壓損壞，導致12V的開關電源失效。

針對以上當電壓切換時導致輸出端有倒灌電壓的問題，金升陽有對應的電源解決方案。

針對直流充電樁設備，我司有分立式方案和集中式方案兩種解決方案：針對分立式應用方案(兩隻開關電源，一隻輸出12V
，一隻輸出24V)，把輸出電壓為12V的開關電源產品中的輸出濾波電解電容規格值選用35V。即使在輸出端倒灌24V電dian壓ya值zhi，電dian解jie電dian容rong也ye在zai耐nai壓ya規gui格ge值zhi內nei
，不bu存cun在zai電dian解jie電dian容rong過guo壓ya損sun壞huai，從cong而er解jie決jue因yin充chong電dian槍qiang誤wu操cao作zuo導dao致zhi電dian源yuan損sun壞huai的de問wen題ti，直zhi流liu充chong電dian樁zhuang中zhong防fang倒dao灌guan電dian壓ya的de開kai關guan電dian源yuan具ju體ti型xing號hao有you：LM150-20B12-BSB
、LM150-20B12-CDZ、LM150-22B12-CDZ。

對於集中式應用方案(把12V和24V兩種輸出電壓集成在一個電源產品中，通過開關檔位選擇輸出電壓)：輸出端的電解電容是共用電解電容，因此輸出端的濾波電解電容耐壓值選取為63V的規格值，即使輸出端存在60VDC的(de)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)，也(ye)不(bu)會(hui)損(sun)壞(huai)輸(shu)出(chu)濾(lv)波(bo)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)
，保(bao)證(zheng)濾(lv)波(bo)電(dian)解(jie)電(dian)容(rong)可(ke)靠(kao)工(gong)作(zuo)，從(cong)而(er)保(bao)證(zheng)輸(shu)出(chu)端(duan)存(cun)在(zai)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)時(shi)，開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)也(ye)不(bu)會(hui)損(sun)壞(huai)。對(dui)於(yu)直(zhi)流(liu)充(chong)電(dian)樁(zhuang)設(she)備(bei)中(zhong)集(ji)中(zhong)式(shi)供(gong)電(dian)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)應(ying)用(yong)方(fang)案(an)
，金(jin)升(sheng)陽(yang)具(ju)體(ti)型(xing)號(hao)為(wei)：LM150-12M1224-Q。

例二：開關電源在帶感性負載時輸出端防倒灌電壓解決方案：

開關電源的負載是電機、線圈等感性負載時，在電源上電一瞬間時，輸出電壓/電流加載到感性負載上，根據電磁感應定律：V = L x di/dt，

huizaifuzailiangduanshengchengganyingdianya。ganyingdianyahuidaoguandaokaiguandianyuandeshuchuduan。dangshengchengdeganyingdianyadayukaiguandianyuandeguoyabaohudianya，ganyingdianyakenenghuichufachanpindeguoyabaohugongneng
，daozhichanpinshuchudianyaguanduanhuodage，shuchudianyabunengzhengchangjianli。

youyuciganyingdianyazhizaidianyuankaijishunjianchansheng，daoguandianyajiazaidaodianyuanshuchuduandeshijianjiaoduan。ganyingdianyabijiaoda，erdianliujiaoxiao
，yincidaoguandegonglvjiaoxiao。duiyuciwentidejiejuefangan，keyizaikaiguandianyuandeshuchuduanhefuzaizhijianjieruyigefangdaoguandianyaerjiguan
，liyongerjiguandedanxiangdaotongtexing，keyiyouxiaodefangzhiganyingdianyadaoguandaokaiguandianyuandeshuchuduan。

防電壓倒灌二極管的規格選取參數如下：

1、電壓規格值要大於感應電壓值，防止倒灌電壓損壞接入的二極管；

2、由(you)於(yu)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi)，輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)是(shi)通(tong)過(guo)二(er)極(ji)管(guan)流(liu)入(ru)到(dao)負(fu)載(zai)。電(dian)流(liu)流(liu)過(guo)時(shi)
，二(er)極(ji)管(guan)會(hui)因(yin)導(dao)通(tong)壓(ya)降(jiang)產(chan)生(sheng)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)
，使(shi)得(de)二(er)極(ji)管(guan)發(fa)熱(re)。為(wei)防(fang)止(zhi)二(er)極(ji)管(guan)發(fa)熱(re)嚴(yan)重(zhong)損(sun)壞(huai)，一(yi)般(ban)二(er)極(ji)管(guan)的(de)電(dian)流(liu)規(gui)格(ge)選(xuan)取(qu)電(dian)源(yuan)額(e)定(ding)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)的(de)(5-10)Io，並且可以在二極管上增加散熱片
，以降低二極管工作時的溫升。

係統正常工作時，防倒灌二極管的功率損耗大小如下公式：

P損 = V_F * I₀

（ V_F：二極管導通壓降；I₀：流過二極管的電流）

開關電源和負載連線之間接入防倒灌電壓的二極管解決方案框圖如下所示：

D1是防電壓倒灌二極管，紅色箭頭是電源電流正常工作的流向，綠色箭頭是倒灌電壓/電流的流向。利用二極管D1的單向導通特性，阻斷倒灌電壓/電流流向電源的輸出端。

在圖7中(zhong)
，若(ruo)是(shi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)大(da)，導(dao)致(zhi)二(er)極(ji)管(guan)的(de)溫(wen)升(sheng)較(jiao)高(gao)，可(ke)以(yi)對(dui)二(er)極(ji)管(guan)進(jin)行(xing)並(bing)聯(lian)使(shi)用(yong)，降(jiang)低(di)流(liu)過(guo)每(mei)個(ge)二(er)極(ji)管(guan)的(de)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)二(er)極(ji)管(guan)工(gong)作(zuo)時(shi)的(de)溫(wen)升(sheng)，提(ti)高(gao)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。當(dang)然(ran)上(shang)圖(tu)中(zhong)的(de)D1也可以使用MOS管進行防止倒灌電壓，隻是電路較為複雜。

例三：開關電源在水電解氫氣和氧氣的設備中輸出端防倒灌電壓解決方案：

在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)或(huo)醫(yi)療(liao)輔(fu)助(zhu)等(deng)行(xing)業(ye)

，需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)到(dao)氧(yang)氣(qi)或(huo)氫(qing)氣(qi)情(qing)況(kuang)，部(bu)分(fen)客(ke)戶(hu)對(dui)於(yu)氧(yang)氣(qi)和(he)氫(qing)氣(qi)的(de)生(sheng)產(chan)采(cai)用(yong)水(shui)電(dian)解(jie)實(shi)現(xian)。但(dan)是(shi)水(shui)電(dian)解(jie)完(wan)成(cheng)後(hou)
，氧(yang)氣(qi)和(he)氫(qing)氣(qi)會(hui)發(fa)生(sheng)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，在(zai)生(sheng)成(cheng)水(shui)的(de)同(tong)時(shi)對(dui)外(wai)放(fang)電(dian)

，此(ci)放(fang)電(dian)電(dian)壓(ya)會(hui)倒(dao)灌(guan)到(dao)係(xi)統(tong)前(qian)端(duan)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)輸(shu)出(chu)端(duan)，導(dao)致(zhi)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)存(cun)在(zai)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)/電流
，影響開關電源的正常工作。

案例三和案例二有所不同：在案例二中
，倒灌電壓的存在時間隻是在係統上電瞬間，係統正常工作後
，不會再有倒灌電壓存在
；而(er)在(zai)案(an)例(li)三(san)中(zhong)，氧(yang)氣(qi)和(he)氫(qing)氣(qi)會(hui)一(yi)直(zhi)存(cun)在(zai)反(fan)應(ying)，生(sheng)成(cheng)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)
，因(yin)此(ci)倒(dao)灌(guan)電(dian)壓(ya)會(hui)持(chi)續(xu)加(jia)載(zai)到(dao)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)的(de)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)。對(dui)於(yu)此(ci)問(wen)題(ti)
，也(ye)可(ke)以(yi)采(cai)用(yong)案(an)例(li)二(er)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，隻(zhi)是(shi)需(xu)要(yao)在(zai)電(dian)源(yuan)外(wai)加(jia)比(bi)較(jiao)多(duo)的(de)二(er)極(ji)管(guan)，同(tong)時(shi)對(dui)於(yu)輸(shu)出(chu)電(dian)流(liu)比(bi)較(jiao)大(da)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)和(he)負(fu)載(zai)係(xi)統(tong)，二(er)極(ji)管(guan)的(de)功(gong)率(lv)損(sun)耗(hao)和(he)溫(wen)升(sheng)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)。導(dao)致(zhi)方(fang)案(an)二(er)的(de)效(xiao)率(lv)比(bi)較(jiao)低(di)，並(bing)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)大(da)功(gong)率(lv)輸(shu)出(chu)的(de)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)。

對於輸出功率比較大的開關電源產品，輸出端防倒灌電壓的方案可以采用我司現有產品：LIR-20。

此ci產chan品pin和he方fang案an二er的de防fang倒dao灌guan電dian壓ya原yuan理li一yi樣yang，也ye是shi利li用yong二er極ji管guan的de單dan相xiang導dao電dian特te性xing。和he方fang案an二er相xiang比bi，方fang案an三san已yi經jing實shi現xian產chan品pin化hua
，並bing且qie可ke以yi用yong於yu更geng大da功gong率lv的de係xi統tong中zhong。LIR-20除了可以實現開關電源的防倒灌電壓功能，還可以用於並聯冗餘係統設計，提高係統的可靠性。

三、總結

benwenshuominglekaiguandianyuanshuchuduanzaijierubutongdefuzaishi
，youyufuzaitexing，xitongzaigongzuoshi，fuzaikenenghuichanshengdianya
，cidianyadaoguandaokaiguandianyuandeshuchuduan，yingxiangdianyuanhexitongzhengchanggongzuo，shenzhihuisunhuaikaiguandianyuan。benwengenjukaiguandianyuanzaishijiyingyongguochengzhongdesangeanli，tongguoduidaoguandianyachanshengdejilifenxi，geichubutongdefangdaoguandianyajiejuefangan。

由於開關電源在各行各業廣泛應用，輸出端的倒灌電壓產生機理可能有所差異
，但解決方案原理基本相似：在開關電源的輸出端和負載之間增加防倒灌二極管，利用二極管的單向導通特性，解決倒灌電壓影響開關電源和係統工作問題。

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