Perlindungan lebihan voltan untuk Bekalan Kuasa

Perlindungan lebihan voltan bekalan kuasa sangat berguna - sesetengah kegagalan PSU boleh menyebabkan voltan besar yang merosakkan pada peralatan. Perlindungan lebihan voltan menghalang perkara ini berlaku pada kedua-dua pengawal selia linear dan bekalan kuasa mod suis.

Walaupun bekalan kuasa moden kini sangat dipercayai, sentiasa ada peluang kecil tetapi nyata bahawa mereka boleh gagal.

Mereka boleh gagal dalam pelbagai cara dan satu kemungkinan yang amat membimbangkan ialah elemen laluan siri, iaitu transistor laluan utama atau FET mungkin gagal dalam apa-apa cara sehingga ia menjadi litar pintas. Jika ini berlaku voltan yang sangat besar yang sering dirujuk sebagai lebihan voltan boleh muncul pada litar yang sedang dikuasakan menyebabkan kerosakan besar kepada keseluruhan peralatan.

Dengan menambahkan sedikit litar perlindungan tambahan dalam bentuk perlindungan lebihan voltan, adalah mungkin untuk melindungi daripada kemungkinan yang tidak mungkin tetapi malapetaka ini.

Kebanyakan bekalan kuasa yang direka untuk pengendalian peralatan bernilai tinggi yang sangat boleh dipercayai akan menggabungkan beberapa bentuk perlindungan lebihan voltan untuk memastikan bahawa sebarang kegagalan bekalan kuasa tidak mengakibatkan kerosakan pada peralatan yang dikuasakan. Ini terpakai kepada kedua-dua bekalan kuasa linear dan juga untuk menukar bekalan kuasa mod.

Sesetengah bekalan kuasa mungkin tidak menggabungkan perlindungan lebihan voltan dan ini tidak boleh digunakan untuk membekalkan kuasa kepada peralatan yang mahal - anda boleh melakukan sedikit reka bentuk litar elektronik dan membangunkan litar perlindungan lebihan voltan kecil dan menambahkannya sebagai item tambahan.

Asas perlindungan lebihan voltan

Terdapat banyak cara di mana bekalan kuasa boleh gagal. Walau bagaimanapun untuk memahami lebih sedikit tentang perlindungan lebihan voltan dan isu litar adalah mudah untuk mengambil contoh mudah pengatur voltan linear menggunakan diod Zener yang sangat mudah dan transistor pas siri.

Pengatur siri asas menggunakan diod zener dan pengikut pemancar

Walaupun bekalan yang lebih rumit memberikan prestasi yang lebih baik, mereka juga bergantung pada transistor siri untuk menghantar arus keluaran. Perbezaan utama ialah cara voltan pengatur digunakan pada asas transistor.

Biasanya voltan masukan adalah sedemikian rupa sehingga beberapa volt dijatuhkan merentasi elemen pengatur voltan siri. Ini membolehkan transistor pas siri mengawal voltan keluaran dengan secukupnya. Selalunya voltan yang diturunkan merentasi transistor pas siri adalah agak tinggi - untuk bekalan 12 volt, input mungkin 18 volt lebih untuk memberikan peraturan yang diperlukan dan penolakan riak, dsb.

Ini bermakna bahawa mungkin terdapat tahap ketara haba yang hilang dalam elemen pengatur voltan dan digabungkan dengan mana-mana pancang sementara yang boleh muncul pada input, ini bermakna sentiasa ada kemungkinan kegagalan.

Peranti pas siri transistor biasanya akan gagal dalam keadaan litar terbuka, tetapi dalam beberapa keadaan, transistor boleh membina litar pintas antara pengumpul dan pemancar. Jika ini berlaku, maka voltan masukan tidak terkawal penuh akan muncul dalam keluaran pengawal selia voltan.

Jika voltan penuh muncul pada output, maka ia boleh merosakkan banyak IC yang berada dalam litar yang dibekalkan. Dalam kes ini litar mungkin tidak dapat dibaiki secara ekonomi.

Cara pengawal selia pensuisan beroperasi sangat berbeza, tetapi terdapat keadaan di mana output penuh boleh muncul pada output bekalan kuasa.

Untuk kedua-dua bekalan kuasa terkawal linear dan bekalan kuasa mod suis, beberapa bentuk perlindungan lebihan voltan sentiasa dinasihatkan.

Jenis perlindungan lebihan voltan

Seperti kebanyakan teknik elektronik, terdapat beberapa cara untuk melaksanakan keupayaan tertentu. Ini benar untuk perlindungan lebihan voltan.

Terdapat beberapa teknik berbeza yang boleh digunakan, masing-masing mempunyai ciri tersendiri. Prestasi, kos, kerumitan dan mod operasi semuanya perlu ditimbang semasa menentukan kaedah yang hendak digunakan semasa peringkat reka bentuk litar elektronik.

• SCR Crowbar: Seperti namanya, litar crowbar meletakkan litar pintas merentasi keluaran bekalan kuasa jika keadaan lebih voltan dialami. Biasanya thyristor, iaitu SCR digunakan untuk ini kerana ia boleh menukar arus besar dan kekal dihidupkan sehingga sebarang cas telah tersebar. Thyristor boleh disambungkan kembali ke fius yang meniup dan mengasingkan pengawal selia daripada mempunyai sebarang voltan lanjut diletakkan di atasnya.

  Litar perlindungan voltan lampau thyristor crowbar

  Dalam litar ini, diod Zener dipilih supaya voltannya melebihi voltan kendalian normal keluaran, tetapi di bawah voltan di mana kerosakan akan berlaku. Dalam pengaliran ini, tiada arus mengalir melalui diod Zener kerana voltan pecahannya belum dicapai dan tiada arus mengalir ke pintu thyristor dan ia kekal padam. Bekalan kuasa akan beroperasi seperti biasa.

  Jika transistor pas siri dalam bekalan kuasa gagal, voltan akan mula meningkat - penyahgandingan dalam unit akan memastikan ia tidak naik serta-merta. Apabila ia meningkat, ia akan meningkat di atas titik di mana diod Zener mula mengalir dan arus akan mengalir ke pintu thyristor menyebabkan ia tercetus.

  Apabila thyristor dicetuskan, ia akan memendekkan output bekalan kuasa ke tanah, mengelakkan kerosakan pada litar yang dikuasakannya. Litar pintas ini juga boleh digunakan untuk meniup fius atau elemen lain, mengambil kuasa dari pengatur voltan dan mengasingkan unit daripada kerosakan selanjutnya.

  Selalunya beberapa penyahgandingan dalam bentuk kapasitor kecil diletakkan dari pintu thyristor ke tanah untuk mengelakkan transien tajam atau RF daripada unit menjadi kuasa daripada sampai ke sambungan pintu dan menyebabkan pencetus palsu. Walau bagaimanapun, ini tidak boleh dibuat terlalu besar kerana ia boleh melambatkan penyalaan litar dalam kes kegagalan sebenar dan perlindungan mungkin diletakkan terlalu perlahan.

  Nota mengenai Perlindungan Voltan Lebihan Thyristor Crowbar:

  Thyristor atau SCR, Silicon Controlled Rectifier boleh digunakan untuk menyediakan perlindungan lebihan voltan dalam litar bekalan kuasa. Dengan mengesan voltan tinggi, litar boleh menyalakan thyristor untuk meletakkan litar pintas atau crowbar merentasi rel voltan untuk memastikan ia tidak meningkat kepada voltan tinggi.

  Baca lebih lanjut mengenai Litar Perlindungan Voltan Lebihan Thyristor Crowbar.

• Pengapit voltan: Satu lagi bentuk perlindungan lebihan voltan yang sangat mudah menggunakan pendekatan yang dipanggil pengapit voltan. Dalam bentuk yang paling mudah ia boleh disediakan dengan menggunakan diod Zener yang diletakkan di seluruh output bekalan kuasa terkawal. Dengan voltan diod Zener dipilih untuk berada di atas sedikit voltan rel maksimum, dalam keadaan biasa ia tidak akan mengalir. Jika voltan meningkat terlalu tinggi, maka ia akan mula mengalir, mengapit voltan pada nilai sedikit di atas voltan rel.

  Jika keupayaan arus yang lebih tinggi diperlukan untuk bekalan kuasa terkawal maka diod Zener dengan penimbal transistor boleh digunakan. Ini akan meningkatkan keupayaan semasa ke atas litar diod Zener mudah, dengan faktor yang sama dengan keuntungan semasa transistor. Memandangkan transistor kuasa diperlukan untuk litar ini, kemungkinan tahap keuntungan semasa adalah rendah - mungkin 20 - 50.

  Pengapit lebih voltan diod Zener
  (a) - diod Zener ringkas, (b) - arus lebih tinggi dengan penimbal transistor

• Mengehadkan voltan: Apabila perlindungan lebihan voltan diperlukan untuk bekalan kuasa mod suis, SMPS teknik pengapit dan crowbar kurang digunakan secara meluas kerana keperluan pelesapan kuasa dan kemungkinan saiz dan kos komponen.

  Nasib baik kebanyakan pengawal selia mod suis gagal dalam keadaan voltan rendah. Walau bagaimanapun, ia selalunya bijak untuk meletakkan keupayaan mengehadkan voltan sekiranya berlaku keadaan voltan lebih.
  
  Selalunya ini boleh dicapai dengan mengesan keadaan lebihan voltan dan mematikan penukar. Ini terpakai terutamanya dalam kes penukar DC-DC. Apabila melaksanakan ini, adalah perlu untuk memasukkan gelung deria yang berada di luar pengawal selia IC utama - banyak pengawal selia mod suis dan penukar DC-DC menggunakan cip untuk mencapai sebahagian besar litar. Adalah sangat penting untuk menggunakan gelung deria luaran kerana jika cip pengatur mod suis rosak menyebabkan keadaan lebihan voltan, mekanisme deria juga mungkin rosak.

  Jelas sekali bentuk perlindungan lebihan voltan ini memerlukan litar yang khusus untuk litar tertentu dan cip bekalan kuasa mod suis yang digunakan.

Ketiga-tiga teknik digunakan dan boleh memberikan perlindungan lebihan voltan bekalan kuasa yang berkesan. Masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan sendiri dan pilihan teknik perlu dibuat bergantung kepada situasi yang diberikan.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej