Технологія захисту імпульсного регульованого джерела живлення постійного струму
Потужні комутаційні пристрої, що використовуються в імпульсному регуляторі струму, дорожчі, а схема керування складніша. Крім того, навантаження комутаційного регулятора, як правило, є електронною системою, встановленою з великою кількістю високоінтегрованих пристроїв. Транзистори та інтегральні пристрої мають слабку стійкість до електричних і теплових ударів.
Тому захист імпульсного регулятора повинен враховувати безпеку самого регулятора і навантаження. Існує багато типів схем захисту, ось захист від полярності, програмний захист, захист від перевантаження по струму, захист від перенапруги, захист від низької напруги та захист від перегріву та інші схеми. Зазвичай вибирають декілька методів захисту, які об’єднують у повну систему захисту.
Схема захисту імпульсного джерела живлення
Вхід до імпульсного регулятора постійного струму зазвичай є нерегульованим джерелом живлення постійного струму. Через неправильну роботу або випадкове підключення полярність перемикача буде пошкоджена, що призведе до пошкодження імпульсного джерела живлення.
Мета захисту від полярності полягає в тому, щоб змусити імпульсний регулятор працювати лише при підключенні до нерегульованого джерела постійного струму з правильною полярністю. Захист від полярності джерела живлення може бути досягнутий за допомогою пристроїв односпрямованої провідності. Найпростіша схема захисту полярності показана на малюнку. Оскільки діод D повинен протікати через загальний вхідний струм імпульсного регулятора, ця схема більше підходить для малопотужних імпульсних регуляторів. У разі високої потужності схема захисту від полярності використовується як ланка в програмному захисті, що може заощадити потужний діод, необхідний для захисту від полярності, і споживання електроенергії також буде зменшено.
Захист програми
Схема імпульсного регульованого джерела живлення є більш складною, і її можна в основному розділити на частину керування низькою потужністю та комутаційну частину високої потужності. Імпульсні транзистори великої потужності. Щоб захистити безпеку комутаційних транзисторів при включенні або виключенні джерела живлення, спочатку повинні спрацювати малопотужні схеми керування, такі як модулятори та підсилювачі. Для цього необхідно забезпечити правильну процедуру завантаження.
Вхідний кінець імпульсного регулятора зазвичай з'єднаний з вхідним фільтром з малою індуктивністю та великою ємністю. У момент увімкнення через конденсатор фільтра буде протікати великий імпульсний струм, який може в декілька разів перевищувати нормальний вхідний струм. Такий великий стрибок струму може розплавити контакти звичайних вимикачів або реле та перегоріти вхідний запобіжник. Крім того, пусковий струм може пошкодити конденсатори, скоротивши термін їх служби та спричинивши передчасний вихід з ладу. З цієї причини під час запуску слід підключити струмообмежувальний резистор, і конденсатор повинен заряджатися через цей струмообмежувальний резистор. Щоб резистор обмеження струму не споживав занадто багато енергії та не вплинув на нормальну роботу комутаційного регулятора, використовується реле для автоматичного короткого замикання його після перехідного процесу запуску, щоб джерело живлення постійного струму безпосередньо подавало живлення до регулятор перемикання, як показано на малюнку. Ця схема називається схемою «плавного пуску» імпульсного регулятора.
3. Захист від перевантаження по струму
У разі виникнення несподіваних ситуацій, таких як коротке замикання навантаження, перевантаження або збій схеми керування, струм, що протікає через перемикаючий транзистор у стабілізаторі напруги, буде занадто великим, що збільшить споживання електроенергії трубкою та призведе до нагрівання. Якщо немає пристрою захисту від перевантаження по струму, потужний перемикаючий транзистор може бути пошкоджений. Тому захист від надструму зазвичай використовується в імпульсних регуляторах. Найбільш економний і простий спосіб - використовувати запобіжник. Через малу теплоємність транзистора звичайні запобіжники, як правило, не можуть виконувати захисну роль, і зазвичай використовуються швидкозапобіжні запобіжники. Перевагою цього методу є легкий захист, однак специфікацію запобіжника потрібно вибирати відповідно до вимог безпечної робочої зони конкретного перемикаючого транзистора. Недоліком цього заходу захисту від надструму є незручність частої заміни запобіжника.
Захист від обмеження струму та захист від відключення струму, які зазвичай використовуються в лінійних регуляторах, можна застосовувати в імпульсних регуляторах. Однак, відповідно до характеристик перемикаючого регулятора, вихід цієї схеми захисту не може безпосередньо керувати перемикаючим транзистором, але вихід захисту від надструму повинен бути перетворений в імпульсну команду для керування модулятором для захисту перемикаючого транзистора. Для того, щоб реалізувати захист від перевантаження по струму, як правило, необхідно використовувати вибірковий резистор послідовно в ланцюзі, що вплине на ефективність джерела живлення, тому він в основному використовується в малопотужних імпульсних регуляторах. У потужному імпульсному регульованому джерелі живлення, враховуючи споживану потужність, слід якомога більше уникати доступу вибіркового резистора. Тому захист від перевантаження по струму зазвичай перетворюють на захист від перевищення та зниження напруги.
4. Захист від перенапруги
Захист від перенапруги імпульсних регуляторів включає захист від перенапруги на вході та захист від перенапруги на виході. Якщо напруга нерегульованого джерела живлення постійного струму, такого як батарея та випрямляч, який використовується імпульсним регулятором, занадто висока, імпульсний регулятор не зможе нормально працювати та навіть пошкодить внутрішні пристрої. Тому необхідно використовувати вхідну схему захисту від перенапруги.
5. Захист від зниження напруги
Коли вихідна напруга нижча за вказане значення, це свідчить про аномалію у вхідному джерелі живлення постійного струму, всередині імпульсного регулятора або вихідному навантаженні. Коли вхідна напруга джерела живлення постійного струму падає нижче вказаного значення, вихідна напруга імпульсного регулятора впаде, а вхідний струм збільшиться, що загрожує як комутувальному транзистору, так і вхідному джерелу живлення. Тому необхідно встановити захист від зниження напруги
6. Захист від перегріву
Висока інтеграція, легка вага та невеликий об’єм перемикаючих регуляторів значно збільшують щільність потужності на одиницю об’єму, і вимоги до компонентів усередині пристрою живлення щодо температури робочого середовища також зростають відповідно. Інакше продуктивність схеми погіршиться, а компоненти передчасно вийдуть з ладу. Тому в потужних імпульсних регуляторах слід встановлювати захист від перегріву.
