开关电源的输出端反灌电压产生与防护

摘要：本文简述了设备中负载系统或是其他原因产生的倒灌电压对开关电源的危害，分析了输出倒灌电压对开关电源中元器件的应力影响。针对不同原因产生的倒灌电压对开关电源的影响，给出不同的防护方案，使得开关电源产品即使存在倒灌电压的情况下，电源和系统仍然可靠工作。

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关键字：开关电源；过压保护；倒灌电压；防护措施

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一、输出过压保护功能和倒灌电压差异点说明

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为提高开关电源产品的可靠性，开关电源会设计输出过压保护功能，防止产品内部的某个元器件损坏后，导致输出电压升高。而电源后端的负载只能承受一定的电压大小，一旦输出电压升高，会损坏电源后端的负载。为防止此问题发生，开关电源都会设计输出过压保护电路，从而提升系统可靠性工作。

开关电源的输出电压过压保护功能原理如下：

根据上图1原理图所示：输出电压Vo的计算公式如下所示：电阻R1、R2是已知参数，V_ref=2.5V

V0=[R₁/R₂+1]xV_ref

在电路中，一旦下拉电阻R2短路，根据计算公式知，Vo电压会变为无穷大，一旦输出电压升高到一定值后，则会损坏电源的负载，导致系统烧坏。为防止此问题发生，在电路中增加输出过压保护电路。如图2所示是输出过压保护电路的原理简图之一，其工作原理如下：一旦下拉电阻R2短路，输出电压往上升高，一旦输出电压升高到稳压二极管ZD1的击穿电压后，稳压二极管工作，把输出电压钳位在稳压二极管的击穿电压值，防止输出电压继续上升到无穷大，此时输出电压值被稳压二极管钳位在击穿电压值大小，不会再上升。稳压二极管ZD1的规格参数值选型一般选取大于输出电压值2-3V即可。

图2的过压保护电路适用于输出功率小于75W以下的小功率电源产品中，对于大功率电源产品，输出过压保护电路的设计是控制原边IC的工作，实现输出过压保护。当产品过压保护时，输出电压呈现打嗝输出模式或是直接关断输出电压，防止输出功率过高损坏后级负载系统。由于电路比较复杂，在此不做原理说明。

以上主要介绍开关电源的输出过压保护电路的工作原理和作用。部分客户在使用开关电源时，负载端存在输出电压倒灌现象，损坏开关电源产品或是导致开关电源产品无法正常工作。客户在此情况下就会有疑问：为啥开关电源产品自身有输出过压保护功能，产品还是会损坏？