Заштита од пренапон за напојување

Заштитата од пренапон на напојувањето е навистина корисна - некои дефекти на PSU може да предизвикаат штетен голем напон на опремата. Заштитата од прекумерен напон го спречува ова да се случи и кај линеарните регулатори и кај напојувањата во режим на прекинувач.

Иако современите напојувања сега се многу сигурни, секогаш постои мала, но реална шанса тие да откажат.

Тие можат да откажат на многу начини и една особено загрижувачка можност е дека елементот за сериски премин, т.е. транзистор за главно поминување или FET може да откажат на таков начин што ќе дојде до краток спој. Ако тоа се случи, може да се појави многу голем напон кој често се нарекува пренапон на колото што се напојува, предизвикувајќи катастрофална штета на целата опрема.

Со додавање на малку дополнително заштитно коло во форма на заштита од прекумерен напон, можно е да се заштитите од оваа неверојатна, но катастрофална можност.

Повеќето напојувања дизајнирани за многу сигурна работа на опрема со висока вредност ќе вградат некоја форма на заштита од прекумерен напон за да се осигура дека секој дефект на напојувањето нема да резултира со оштетување на опремата што се напојува. Ова важи и за линеарни напојувања и за напојувања со прекинувачки режим.

Некои напојувања можеби не вклучуваат заштита од прекумерен напон и тие не треба да се користат за напојување на скапа опрема - можно е да се направи мал дизајн на електронско коло и да се развие мало заштитно коло од пренапон и да се додаде ова како дополнителна ставка.

Основи за заштита од пренапон

Постојат многу начини на кои може да не успее напојувањето. Меѓутоа, за да се разбере малку повеќе за заштитата од прекумерен напон и проблемите со колото, лесно е да се земе едноставен пример за линеарен регулатор на напон кој користи многу едноставна Зенер диода и транзистор со сериски премин.

Основен сериски регулатор со помош на зенер диода и следбеник на емитер

Иако посложените напојувања даваат подобри перформанси, тие исто така се потпираат на сериски транзистор за да ја помине излезната струја. Главната разлика е начинот на кој напонот на регулаторот се применува на основата на транзисторот.

Вообичаено, влезниот напон е таков што неколку волти паѓаат низ серискиот елемент на регулаторот на напонот. Ова му овозможува на транзисторот со сериски премин да го регулира адекватно излезниот напон. Честопати, напонот што паѓа низ серискиот премин транзистор е релативно висок - за напојување од 12 волти, влезот може да биде 18 волти уште повеќе за да се даде потребната регулација и отфрлање на бранови, итн.

Ова значи дека може да има значително ниво на топлина дисипирана во елементот на регулаторот на напонот и комбинирана со сите минливи скокови што може да се појават на влезот, што значи дека секогаш постои можност за дефект.

Уредот за минување на сериите на транзистор најчесто не успева во состојба на отворено коло, но под одредени околности, транзисторот може да развие краток спој помеѓу колекторот и емитерот. Ако тоа се случи, тогаш целосниот нерегулиран влезен напон ќе се појави на излезот од регулаторот на напонот.

Ако целосниот напон се појави на излезот, тогаш може да оштети многу од ИЦ-овите што се во колото што се испорачува. Во овој случај колото може да биде надвор од економската поправка.

Начинот на кој работат прекинувачките регулатори е многу различен, но постојат околности во кои целосниот излез може да се појави на излезот од напојувањето.

И за линеарно регулираните напојувања и за напојувањата во режим на прекинувач, секогаш се препорачува некоја форма на заштита од пренапон.

Видови на пренапонска заштита

Како и со многу електронски техники, постојат неколку начини за спроведување на одредена способност. Ова важи за заштита од прекумерен напон.

Може да се користат неколку различни техники, од кои секоја има свои карактеристики. Перформансите, трошоците, сложеноста и начинот на работа треба да се измерат кога ќе се одреди кој метод да се користи во фазата на дизајнирање на електронското коло.

• SCR Crowbar: Како што имплицира името, колото на лентата поставува краток спој низ излезот на напојувањето доколку се појави состојба на пренапон. Вообичаено, тиристорите, т.е. SCR се користат за ова, бидејќи тие можат да префрлаат големи струи и да останат вклучени додека не се распрсне секое полнење. Тиристорот може да се поврзе назад со осигурувач кој дува и го изолира регулаторот од натамошен напон.

  Коло за заштита од пренапон на тиристорска лесна

  Во ова коло, Зенер-диодата е избрана така што нејзиниот напон е над нормалниот работен напон на излезот, но под напонот каде што би настанало оштетување. Во оваа спроводливост, струјата не тече низ Зенер-диодата бидејќи не е достигнат нејзиниот пробивен напон и не тече струја во портата на тиристорот и тој останува исклучен. Напојувањето ќе работи нормално.

  Ако серискиот премин транзистор во напојувањето не успее, напонот ќе почне да расте - одвојувањето во единицата ќе обезбеди да не се зголеми веднаш. Како што се крева, ќе се издигне над точката каде што Зенер диодата почнува да се спроведува и струјата ќе тече во портата на тиристорот што предизвикува негово активирање.

  Кога тиристорот ќе се активира, ќе го скрати излезот од напојувањето до земјата, спречувајќи оштетување на колата што ја напојува. Овој краток спој може да се користи и за дување осигурувач или друг елемент, исклучувајќи го напојувањето од регулаторот на напонот и изолирајќи го уредот од понатамошно оштетување.

  Честопати, одредено раздвојување во форма на мал кондензатор се поставува од портата на тиристорот до заземјувањето за да се спречат остри минливи или RF од единицата да се напојуваат до врската на портата и да предизвикаат лажен активирач. Сепак, ова не треба да се прави премногу големо бидејќи може да го забави палењето на колото во реален случај на дефект и заштитата може да биде поставена премногу бавно.

  Забелешка за заштитата од пренапон на тиристорската лента:

  Тиристор или SCR, силикон контролиран исправувач може да се користи за да се обезбеди заштита од пренапон во колото за напојување. Со откривање на високиот напон, колото може да го запали тиристорот за да постави краток спој или стапче преку напонската шина за да се осигура дека нема да се зголеми на висок напон.

  Прочитајте повеќе за Коло за заштита од пренапон на тиристор.

• Стегање на напон: Друга многу едноставна форма на заштита од прекумерен напон користи пристап наречен напонско стегање. Во својата наједноставна форма може да се обезбеди со користење на Зенер диода поставена преку излезот на регулираното напојување. Со избраниот напон на Зенер диодата да биде малку над максималниот напон на шината, во нормални услови тој нема да се спроведе. Ако напонот се зголеми премногу високо, тогаш тој ќе почне да се спроведува, стегајќи го напонот на вредност малку над напонот на шината.

  Доколку е потребна поголема струјна способност за регулираното напојување, тогаш може да се користи Зенер диода со транзисторски тампон. Ова ќе ја зголеми струјната способност над едноставното коло на Зенер диодата, за фактор еднаков на тековното засилување на транзисторот. Бидејќи е потребен транзистор за напојување за ова коло, веројатното ниво на засилување на струјата ќе биде ниско - можеби 20 - 50.

  Стегач за пренапон на Зенер диодата
  (а) - едноставна Зенер диода, (б) - поголема струја со транзисторски тампон

• Ограничување на напонот: Кога е потребна заштита од прекумерен напон за напојување во режим на прекинувач, SMPS техниките на стегачот и лентата се помалку широко користени поради барањата за дисипација на енергија и можната големина и цена на компонентите.

  За среќа, повеќето регулатори на режим на прекинувач не успеваат во услови на низок напон. Меѓутоа, често е разумно да се воведат можности за ограничување на напонот во случај на пренапонски услови.
  
  Често тоа може да се постигне со насетување на состојбата на прекумерен напон и исклучување на конверторот. Ова е особено применливо во случај на DC-DC конвертори. При имплементирање на ова, неопходно е да се вгради сензорска јамка што е надвор од главниот регулатор на ИЦ - многу регулатори на режим на прекинувач и DC-DC конвертори користат чип за да го постигнат најголемиот дел од колото. Многу е важно да се користи надворешна сетилна јамка бидејќи ако чипот на регулаторот на режимот на прекинувач е оштетен што предизвикува состојба на прекумерен напон, може да се оштети и механизмот за сетило.

  Очигледно, оваа форма на заштита од пренапон бара кола кои се специфични за одреденото коло и чипови за напојување во режим на прекинувач што се користат.

Сите три техники се користат и можат да обезбедат ефикасна заштита од напојување од прекумерен напон. Секој има свои предности и недостатоци и изборот на техника треба да се направи во зависност од дадената ситуација.

Остави порака 

Список со пораки