Barošanas avotu aizsardzība pret pārspriegumu

Barošanas avota pārsprieguma aizsardzība ir patiešām noderīga - dažas PSU kļūmes var radīt bojātu lielu spriegumu iekārtai. Pārsprieguma aizsardzība neļauj tam notikt gan lineārajos regulatoros, gan komutācijas režīma barošanas blokos.

Lai gan mūsdienu barošanas avoti tagad ir ļoti uzticami, vienmēr pastāv neliela, bet reāla iespēja, ka tie var neizdoties.

Tie var neizdoties daudzos veidos, un viena īpaši satraucoša iespēja ir tāda, ka sērijas caurlaides elements, ti, galvenā caurlaides tranzistors vai FET, var neizdoties tā, ka rodas īssavienojums. Ja tā notiek, ķēdē, kas tiek darbināta, var parādīties ļoti liels spriegums, ko bieži dēvē par pārspriegumu, izraisot katastrofālus visa aprīkojuma bojājumus.

Pievienojot nelielu papildu aizsardzības shēmu pārsprieguma aizsardzības veidā, ir iespējams aizsargāt pret šo maz ticamo, bet katastrofālo iespēju.

Lielākajai daļai barošanas avotu, kas paredzēti ļoti uzticamai augstvērtīgu iekārtu darbībai, ir iekļauta kāda veida pārsprieguma aizsardzība, lai nodrošinātu, ka jebkura barošanas avota atteice neizraisa bojātā aprīkojuma bojājumus. Tas attiecas gan uz lineārajiem barošanas avotiem, gan arī uz pārslēgšanas režīma barošanas avotiem.

Dažos barošanas avotos var nebūt pārsprieguma aizsardzības, un tos nevajadzētu izmantot dārgu iekārtu barošanai - ir iespējams veikt nelielu elektroniskās shēmas dizainu un izveidot nelielu pārsprieguma aizsardzības ķēdi un pievienot to kā papildu vienumu.

Pārsprieguma aizsardzības pamati

Ir daudz veidu, kā strāvas padeve var sabojāties. Tomēr, lai saprastu nedaudz vairāk par pārsprieguma aizsardzību un ķēdes problēmām, ir viegli ņemt vienkāršu lineāra sprieguma regulatora piemēru, izmantojot ļoti vienkāršu Zenera diodi un sērijas caurlaides tranzistoru.

Pamata sērijas regulators, izmantojot Zener diode un emitera sekotāju

Lai gan sarežģītākas piegādes nodrošina labāku veiktspēju, tās arī paļaujas uz sērijas tranzistoru, lai izvadītu izejas strāvu. Galvenā atšķirība ir veids, kādā regulatora spriegums tiek pievadīts tranzistora pamatnei.

Parasti ieejas spriegums ir tāds, ka virknes sprieguma regulatora elementā tiek pazemināti vairāki volti. Tas ļauj sērijas caurlaides tranzistoram adekvāti regulēt izejas spriegumu. Bieži vien sērijveida tranzistoram pazeminātais spriegums ir salīdzinoši augsts - 12 voltu barošanai ieeja var būt 18 volti vai pat vairāk, lai nodrošinātu nepieciešamo regulējumu un pulsācijas noraidīšanu utt.

Tas nozīmē, ka sprieguma regulatora elementā var būt izkliedēts ievērojams siltuma līmenis un kopā ar jebkādiem pārejošiem lēcieniem, kas varētu parādīties ieejā, tas nozīmē, ka vienmēr pastāv kļūmes iespēja.

Tranzistora sērijas caurlaides ierīce parasti neizdodas atvērtas ķēdes stāvoklī, taču dažos gadījumos tranzistors var izveidot īssavienojumu starp kolektoru un emitētāju. Ja tas notiek, sprieguma regulatora izejā parādās pilns neregulētais ieejas spriegums.

Ja izejā parādās pilns spriegums, tas var sabojāt daudzus IC, kas atrodas piegādes ķēdē. Šajā gadījumā ķēde varētu būt neekonomiska.

Komutācijas regulatoru darbības veids ir ļoti atšķirīgs, taču ir apstākļi, kuros pilna jauda var parādīties barošanas avota izejā.

Gan lineāri regulējamiem barošanas avotiem, gan slēdžu režīma barošanas avotiem vienmēr ir ieteicama kāda veida pārsprieguma aizsardzība.

Pārsprieguma aizsardzības veidi

Tāpat kā ar daudzām elektroniskām metodēm, ir vairāki veidi, kā ieviest konkrētu iespēju. Tas attiecas uz aizsardzību pret pārspriegumu.

Var izmantot vairākas dažādas tehnikas, katrai no tām ir savas īpašības. Veiktspēja, izmaksas, sarežģītība un darbības veids ir jāizsver, nosakot, kuru metodi izmantot elektroniskās shēmas projektēšanas posmā.

• SCR lauznis: kā norāda nosaukums, laužņu ķēde rada īssavienojumu pāri barošanas avota izvadei, ja rodas pārsprieguma stāvoklis. Parasti šim nolūkam tiek izmantoti tiristori, ti, SCR, jo tie var pārslēgt lielas strāvas un palikt ieslēgti, līdz lādiņš ir izkliedēts. Tiristoru var savienot atpakaļ ar drošinātāju, kas izdeg un izolē regulatoru no turpmāka sprieguma uzlikšanas.

  Tiristora laužņu pārsprieguma aizsardzības ķēde

  Šajā shēmā Zenera diode ir izvēlēta tā, lai tās spriegums būtu virs parastā izejas darba sprieguma, bet zem sprieguma, kurā varētu rasties bojājumi. Šajā vadīšanā caur Zenera diodi neplūst strāva, jo nav sasniegts tās pārrāvuma spriegums un tiristora vārtos neieplūst strāva un tā paliek izslēgta. Strāvas padeve darbosies normāli.

  Ja strāvas padeves sērijveida tranzistors neizdodas, spriegums sāks pieaugt - atsaiste ierīcē nodrošinās, ka tas nepaaugstinās uzreiz. Paceļoties, tas paaugstināsies virs punkta, kurā Zenera diode sāk vadīt, un strāva ieplūdīs tiristora vārtos, izraisot tā iedarbināšanu.

  Kad tiristors iedarbojas, tas īssavienos barošanas avota izvadi ar zemi, novēršot tā darbināmo shēmu bojājumus. Šo īssavienojumu var izmantot arī, lai izpūstu drošinātāju vai citu elementu, atvienojot sprieguma regulatoru un izolējot ierīci no turpmākiem bojājumiem.

  Bieži vien neliela kondensatora veida atsaiste tiek novietota no tiristora vārtiem uz zemi, lai novērstu asas pārejas vai RF no barošanas bloka nokļūšanu pie vārtu savienojuma un izraisīt nepareizu sprūda. Tomēr to nevajadzētu padarīt pārāk lielu, jo tas var palēnināt ķēdes iedarbināšanu reālas atteices gadījumā un aizsardzība var būt pārāk lēna.

  Piezīme par tiristoru lauzņu pārsprieguma aizsardzību:

  Tiristoru vai SCR, silīcija vadāmo taisngriezi var izmantot, lai nodrošinātu aizsardzību pret pārspriegumu strāvas padeves ķēdē. Nosakot augsto spriegumu, ķēde var iedarbināt tiristoru, lai radītu īssavienojumu vai lauzni pāri sprieguma sliedei, lai nodrošinātu, ka tā nepaaugstinās līdz augstam spriegumam.

  Lasiet vairāk par Tiristoru lauznis pārsprieguma aizsardzības ķēde.

• Sprieguma iespīlēšana: Vēl viens ļoti vienkāršs pārsprieguma aizsardzības veids izmanto pieeju, ko sauc par sprieguma iespīlēšanu. Vienkāršākajā veidā to var nodrošināt, izmantojot Zenera diodi, kas novietota pāri regulētā barošanas avota izejai. Ja Zenera diodes spriegums ir izvēlēts nedaudz virs maksimālā sliedes sprieguma, normālos apstākļos tas nevadīs. Ja spriegums paaugstinās pārāk augsts, tas sāks vadīt, nospiežot spriegumu pie vērtības, kas nedaudz pārsniedz sliedes spriegumu.

  Ja regulējamai barošanas avotam ir nepieciešama lielāka strāvas jauda, ​​var izmantot Zenera diodi ar tranzistora buferi. Tas palielinās strāvas jaudu, salīdzinot ar vienkāršu Zenera diodes ķēdi, par koeficientu, kas vienāds ar tranzistora strāvas pastiprinājumu. Tā kā šai ķēdei ir nepieciešams jaudas tranzistors, iespējamais strāvas pastiprinājuma līmenis būs zems - iespējams, 20 - 50.

  Zenera diodes pārsprieguma skava
  (a) - vienkārša Zenera diode, (b) - lielāka strāva ar tranzistora buferi

• Sprieguma ierobežošana: ja ir nepieciešama aizsardzība pret pārspriegumu slēdžu režīma barošanas avotiem, SMPS skavas un lauznis tehnikas tiek izmantotas mazāk, jo ir prasības attiecībā uz jaudas izkliedi un komponentu iespējamais izmērs un izmaksas.

  Par laimi lielākā daļa slēdža režīma regulatoru neizdodas zemsprieguma stāvoklī. Tomēr bieži vien ir saprātīgi ieviest sprieguma ierobežošanas iespējas pārsprieguma apstākļos.
  
  Bieži vien to var panākt, uztverot pārsprieguma stāvokli un izslēdzot pārveidotāju. Tas jo īpaši attiecas uz DC-DC pārveidotājiem. Ieviešot to, ir jāiekļauj sajūtu cilpa, kas atrodas ārpus galvenā IC regulatora - daudzi slēdžu režīma regulatori un DC-DC pārveidotāji izmanto mikroshēmu, lai sasniegtu ķēdes lielāko daļu. Ir ļoti svarīgi izmantot ārēju sensoru cilpu, jo, ja slēdža režīma regulatora mikroshēma ir bojāta, izraisot pārsprieguma stāvokli, var tikt bojāts arī sensora mehānisms.

  Acīmredzot šim pārsprieguma aizsardzības veidam ir vajadzīgas ķēdes, kas ir raksturīgas konkrētajai ķēdei un izmantotajām komutācijas režīma barošanas avota mikroshēmām.

Tiek izmantotas visas trīs metodes, un tās var nodrošināt efektīvu strāvas padeves aizsardzību pret pārspriegumu. Katrai no tām ir savas priekšrocības un trūkumi, un tehnikas izvēle ir jāpadara atkarīga no konkrētās situācijas.

Atstāj ziņu 

Message saraksts