Apsauga nuo viršįtampių maitinimo šaltiniams

Maitinimo šaltinio apsauga nuo viršįtampių yra tikrai naudinga – dėl kai kurių maitinimo šaltinių gedimų įranga gali atsirasti žalinga didelė įtampa. Apsauga nuo viršįtampių neleidžia taip nutikti tiek tiesiniams reguliatoriams, tiek perjungimo režimo maitinimo šaltiniams.

Nors šiuolaikiniai maitinimo šaltiniai dabar yra labai patikimi, visada yra nedidelė, bet reali tikimybė, kad jie gali sugesti.

Jie gali sugesti įvairiais būdais, o viena ypač nerimą kelianti galimybė yra ta, kad nuoseklusis praėjimo elementas, ty pagrindinis praėjimo tranzistorius arba FET, gali sugesti ir sukelti trumpąjį jungimą. Jei taip atsitiks, grandinėje, kuri maitinama, gali atsirasti labai didelė įtampa, dažnai vadinama pertekline įtampa, dėl kurios gali būti padaryta katastrofiška žala visai įrangai.

Pridėjus šiek tiek papildomos apsaugos grandinės apsaugos nuo viršįtampio pavidalu, galima apsisaugoti nuo šios mažai tikėtinos, bet katastrofiškos galimybės.

Daugumoje maitinimo šaltinių, skirtų labai patikimam didelės vertės įrangos veikimui, yra tam tikra apsauga nuo viršįtampių, kad būtų užtikrinta, jog bet koks maitinimo šaltinio gedimas nesugadins maitinamos įrangos. Tai taikoma tiek linijiniams maitinimo šaltiniams, tiek perjungimo režimo maitinimo šaltiniams.

Kai kurie maitinimo šaltiniai gali neturėti apsaugos nuo viršįtampio ir jie neturėtų būti naudojami brangiai įrangai maitinti – galima šiek tiek suprojektuoti elektronines grandines ir sukurti nedidelę apsaugos nuo viršįtampio grandinę ir ją pridėti kaip papildomą elementą.

Apsaugos nuo viršįtampio pagrindai

Yra daug būdų, kaip gali sugesti maitinimo šaltinis. Tačiau norint šiek tiek geriau suprasti apsaugą nuo viršįtampių ir grandinės problemas, nesunku paimti paprastą linijinio įtampos reguliatoriaus pavyzdį, naudojant labai paprastą Zenerio diodą ir nuoseklųjį tranzistorių.

Pagrindinis serijos reguliatorius, naudojant zenerio diodą ir emiterio sekiklį

Nors sudėtingesni maitinimo šaltiniai užtikrina geresnį našumą, jie taip pat priklauso nuo serijinio tranzistoriaus, kad praleistų išėjimo srovę. Pagrindinis skirtumas yra būdas, kuriuo reguliatoriaus įtampa įvedama į tranzistoriaus pagrindą.

Paprastai įėjimo įtampa yra tokia, kad keli voltai nukrenta per nuoseklųjį įtampos reguliatoriaus elementą. Tai leidžia serijiniam tranzistoriui tinkamai reguliuoti išėjimo įtampą. Dažnai įtampa, nukritusi per nuoseklųjį tranzistorių, yra gana aukšta - 12 voltų maitinimo įvestis gali būti 18 voltų arba dar didesnė, kad būtų užtikrintas reikiamas reguliavimas ir pulsavimo atmetimas ir pan.

Tai reiškia, kad įtampos reguliatoriaus elemente gali būti išsklaidytas didelis šilumos lygis ir kartu su bet kokiais trumpalaikiais šuoliais, kurie gali atsirasti įėjime, o tai reiškia, kad visada yra gedimo galimybė.

Tranzistoriaus serijos pralaidumo įtaisas dažniausiai sugestų esant atvirai grandinei, tačiau tam tikromis aplinkybėmis tranzistorius gali sukelti trumpąjį jungimą tarp kolektoriaus ir emiterio. Jei taip atsitiktų, įtampos reguliatoriaus išvestyje atsiras visa nereguliuojama įėjimo įtampa.

Jei išvestis rodoma visa įtampa, tai gali sugadinti daugelį tiekiamoje grandinėje esančių IC. Tokiu atveju grandinė gali būti ekonomiškai nepataisoma.

Perjungimo reguliatorių veikimo būdas labai skiriasi, tačiau yra aplinkybių, kai maitinimo šaltinio išvestyje gali atsirasti visa išvestis.

Tiek linijinio reguliuojamo maitinimo šaltiniams, tiek perjungimo režimo maitinimo šaltiniams visada patartina naudoti tam tikrą apsaugą nuo viršįtampių.

Apsaugos nuo viršįtampių tipai

Kaip ir daugelis elektroninių technikų, yra keletas būdų, kaip įgyvendinti tam tikras galimybes. Tai galioja apsaugai nuo viršįtampio.

Galima naudoti keletą skirtingų technikų, kurių kiekviena turi savo ypatybes. Sprendžiant, kurį metodą naudoti elektroninės grandinės projektavimo etape, reikia įvertinti našumą, kainą, sudėtingumą ir veikimo būdą.

• SCR laužtuvas: kaip rodo pavadinimas, laužtuvo grandinė sukuria trumpąjį jungimą per maitinimo šaltinio išvestį, jei patiriama per didelės įtampos būsena. Paprastai tam naudojami tiristoriai, ty SCR, nes jie gali perjungti dideles sroves ir likti įjungti tol, kol išsisklaidys bet koks krūvis. Tiristorius gali būti vėl prijungtas prie saugiklio, kuris perdega ir izoliuoja reguliatorių nuo bet kokios tolesnės įtampos.

  Tiristoriaus laužtuvo viršįtampio apsaugos grandinė

  Šioje grandinėje Zenerio diodas parenkamas taip, kad jo įtampa būtų aukštesnė už įprastą išėjimo darbinę įtampą, bet mažesnė už įtampą, kurioje būtų padaryta žala. Šiuo laidumu per Zener diodą neteka srovė, nes nepasiekta jo gedimo įtampa ir į tiristoriaus užtvarą nepatenka srovė ir jis lieka išjungtas. Maitinimo šaltinis veiks normaliai.

  Jei maitinimo bloke sugenda nuoseklusis tranzistorius, įtampa pradės kilti – įrenginio atjungimas užtikrins, kad jis nepakils akimirksniu. Kai jis pakyla, jis pakils virš taško, kuriame Zenerio diodas pradeda vesti, o srovė pateks į tiristoriaus užtvaras, todėl jis suveikia.

  Kai tiristorius suveikia, jis trumpai sujungs maitinimo šaltinio išvestį į žemę, kad būtų išvengta jo maitinamos grandinės pažeidimo. Šis trumpasis jungimas taip pat gali būti naudojamas saugikliui ar kitam elementui išpūsti, atjungiant įtampos reguliatoriaus maitinimą ir izoliuojant įrenginį nuo tolesnių pažeidimų.

  Dažnai tam tikras atjungimas mažo kondensatoriaus pavidalu yra dedamas nuo tiristoriaus užtvaro iki įžeminimo, kad būtų išvengta aštrių pereinamųjų elementų arba RF iš įrenginio, kuris yra maitinimo šaltinis, nepatektų į užtvarų jungtį ir nesukeltų klaidingo paleidimo. Tačiau jis neturėtų būti per didelis, nes realaus gedimo atveju grandinė gali sulėtėti, o apsauga gali būti įdiegta per lėtai.

  Pastaba dėl tiristoriaus laužtuvo viršįtampio apsaugos:

  Tiristorius arba SCR, silicio valdomas lygintuvas gali būti naudojamas apsaugoti nuo viršįtampių maitinimo grandinėje. Nustačiusi aukštą įtampą, grandinė gali paleisti tiristorių, kad įjungtų trumpąjį jungimą arba laužtuvą per įtampos bėgią, kad būtų užtikrinta, jog įtampa nepakyla iki aukštos.

  Skaitykite daugiau apie Tiristoriaus laužtuvo viršįtampio apsaugos grandinė.

• Įtampos fiksavimas: Kita labai paprasta apsaugos nuo viršįtampio forma naudoja metodą, vadinamą įtampos fiksavimu. Paprasčiausia forma jį galima pateikti naudojant Zener diodą, esantį skersai reguliuojamo maitinimo šaltinio išėjimo. Pasirinkus Zenerio diodo įtampą, kuri yra šiek tiek didesnė už maksimalią bėgių įtampą, normaliomis sąlygomis jis neveiks. Jei įtampa pakyla per aukštai, ji pradės vesti, užfiksuodama įtampą, kuri yra šiek tiek didesnė už bėgio įtampą.

  Jei reguliuojamam maitinimo šaltiniui reikalinga didesnė srovė, galima naudoti Zenerio diodą su tranzistoriaus buferiu. Tai padidins srovės galią, palyginti su paprasta Zenerio diodo grandine, koeficientu, lygiu tranzistoriaus srovės stiprinimui. Kadangi šiai grandinei reikalingas galios tranzistorius, tikėtinas srovės stiprinimo lygis bus mažas – galbūt 20–50.

  Zenerio diodo viršįtampio spaustukas
  (a) - paprastas Zenerio diodas, (b) - didesnė srovė su tranzistoriaus buferiu

• Įtampos ribojimas: kai perjungimo režimo maitinimo šaltiniams reikalinga apsauga nuo viršįtampių, SMPS gnybtų ir laužtuvų metodai yra mažiau naudojami dėl galios sklaidos reikalavimų ir galimo komponentų dydžio bei kainos.

  Laimei, dauguma perjungimo režimo reguliatorių sugenda esant žemai įtampai. Tačiau dažnai protinga įdiegti įtampos ribojimo galimybes esant viršįtampai.
  
  Dažnai tai galima pasiekti pajutus per didelės įtampos būseną ir išjungiant keitiklį. Tai ypač tinka DC-DC keitikliams. Tai įgyvendinant, būtina įtraukti jutimo kilpą, kuri yra už pagrindinio IC reguliatoriaus ribų – daugelis perjungimo režimo reguliatorių ir nuolatinės srovės-DC keitiklių naudoja lustą, kad pasiektų didžiąją grandinės dalį. Labai svarbu naudoti išorinę jutimo kilpą, nes jei perjungimo režimo reguliatoriaus lustas yra pažeistas ir sukelia viršįtampių būklę, jutimo mechanizmas taip pat gali būti pažeistas.

  Akivaizdu, kad šiai apsaugos nuo viršįtampio formai reikalingos grandinės, būdingos konkrečiai grandinei ir naudojamų perjungimo režimo maitinimo lustams.

Naudojami visi trys būdai ir gali užtikrinti veiksmingą maitinimo šaltinio apsaugą nuo viršįtampių. Kiekvienas iš jų turi savo privalumų ir trūkumų, todėl technikos pasirinkimas turi būti priklausomas nuo konkrečios situacijos.

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas