Mbrojtje nga mbitensioni për furnizimet me energji elektrike

Mbrojtja nga mbitensioni i furnizimit me energji është vërtet e dobishme - disa dështime të PSU mund të shkaktojnë tensione të mëdha dëmtuese në pajisje. Mbrojtja nga mbitensioni parandalon që kjo të ndodhë si në rregullatorët linearë ashtu edhe në furnizimet me energji të modalitetit të ndërprerësit.

Megjithëse furnizimet moderne të energjisë tani janë shumë të besueshme, ekziston gjithmonë një shans i vogël por real që ato të dështojnë.

Ato mund të dështojnë në shumë mënyra dhe një mundësi veçanërisht shqetësuese është që elementi i kalimit të serisë, p.sh. tranzistori i kalimit kryesor ose FET mund të dështojë në atë mënyrë që të shkojë në qark të shkurtër. Nëse kjo ndodh, një tension shumë i madh shpesh i referuar si mbitension mund të shfaqet në qarkun që po furnizohet duke shkaktuar dëme katastrofike në të gjithë pajisjen.

Duke shtuar pak qark mbrojtës shtesë në formën e mbrojtjes nga mbitensioni, është e mundur të mbroheni nga kjo mundësi e pamundur, por katastrofike.

Shumica e furnizimeve me energji elektrike të dizajnuara për funksionim shumë të besueshëm të pajisjeve me vlerë të lartë do të përfshijnë një formë mbrojtjeje nga mbitensioni për të siguruar që çdo dështim i furnizimit me energji elektrike të mos rezultojë në dëmtimin e pajisjes që furnizohet me energji. Kjo vlen si për furnizimet lineare të energjisë ashtu edhe për furnizimet me energji të modalitetit të ndërrimit.

Disa furnizime me energji elektrike mund të mos përfshijnë mbrojtje nga mbitensioni dhe këto nuk duhet të përdoren për të furnizuar me energji pajisje të shtrenjta - është e mundur të bëhet një dizajn i vogël i qarkut elektronik dhe të zhvillohet një qark i vogël mbrojtës nga mbitensioni dhe ta shtoni këtë si një artikull shtesë.

Bazat e mbrojtjes nga mbitensioni

Ka shumë mënyra në të cilat furnizimi me energji mund të dështojë. Megjithatë, për të kuptuar pak më shumë për mbrojtjen nga mbitensioni dhe problemet e qarkut, është e lehtë të merret një shembull i thjeshtë i një rregullatori linear të tensionit duke përdorur një diodë shumë të thjeshtë Zener dhe një transistor kalimi në seri.

Rregullatori bazë i serisë duke përdorur një diodë zener dhe ndjekës emetues

Megjithëse furnizimet më të ndërlikuara japin performancë më të mirë, ato gjithashtu mbështeten në një transistor seri për të kaluar rrymën e daljes. Dallimi kryesor është mënyra në të cilën tensioni i rregullatorit aplikohet në bazën e tranzistorit.

Në mënyrë tipike, voltazhi i hyrjes është i tillë që disa volt bien nëpër elementin e rregullatorit të tensionit të serisë. Kjo mundëson transistorin e kalimit të serisë të rregullojë në mënyrë adekuate tensionin e daljes. Shpesh voltazhi i rënë në transistorin e kalimit të serisë është relativisht i lartë - për një furnizim 12 volt, hyrja mund të jetë 18 volt edhe më shumë për të dhënë rregullimin e kërkuar dhe refuzimin e valëzimit, etj.

Kjo do të thotë se mund të ketë një nivel të konsiderueshëm nxehtësie të shpërndarë në elementin e rregullatorit të tensionit dhe të kombinuara me çdo pikë kalimtare që mund të shfaqet në hyrje, kjo do të thotë se ekziston gjithmonë mundësia e dështimit.

Pajisja e kalimit të serisë së tranzistorit zakonisht dështonte në një gjendje qarku të hapur, por në disa rrethana, transistori mund të zhvillojë një qark të shkurtër midis kolektorit dhe emetuesit. Nëse kjo ndodh, atëherë tensioni i plotë i hyrjes i parregulluar do të shfaqet në daljen e rregullatorit të tensionit.

Nëse tensioni i plotë shfaqet në dalje, atëherë mund të dëmtojë shumë nga IC-të që janë në qarkun që furnizohet. Në këtë rast qarku mund të jetë përtej riparimit ekonomik.

Mënyra se si funksionojnë rregullatorët komutues është shumë e ndryshme, por ka rrethana në të cilat prodhimi i plotë mund të shfaqet në daljen e furnizimit me energji elektrike.

Si për furnizimin me energji të rregulluar linear, ashtu edhe për furnizimin me energji të modalitetit të ndërprerësit, këshillohet gjithmonë një formë e mbrojtjes nga mbitensioni.

Llojet e mbrojtjes nga mbitensioni

Ashtu si me shumë teknika elektronike, ka disa mënyra për të zbatuar një aftësi të caktuar. Kjo është e vërtetë për mbrojtjen nga mbitensioni.

Ekzistojnë disa teknika të ndryshme që mund të përdoren, secila me karakteristikat e veta. Performanca, kostoja, kompleksiteti dhe mënyra e funksionimit duhet të peshohen të gjitha kur të përcaktohet se cila metodë të përdoret gjatë fazës së projektimit të qarkut elektronik.

• SCR Crowbar: Siç nënkupton edhe emri, qarku i shiritit vendos një qark të shkurtër në të gjithë daljen e furnizimit me energji elektrike nëse ka një gjendje të mbitensionit. Zakonisht për këtë përdoren tiristorët, dmth. SCR, pasi ato mund të ndërrojnë rryma të mëdha dhe të qëndrojnë të ndezur derisa të shpërndahet ngarkesa. Tiristori mund të lidhet përsëri me një siguresë e cila fryn dhe izolon rregullatorin nga vendosja e ndonjë tensioni të mëtejshëm mbi të.

  Qarku i mbrojtjes nga mbitensioni i shiritit të tiristorit

  Në këtë qark, dioda Zener zgjidhet në mënyrë që tensioni i saj të jetë mbi tensionin normal të funksionimit të daljes, por nën tensionin ku do të ndodhte dëmtimi. Në këtë përçueshmëri, asnjë rrymë nuk kalon nëpër diodën Zener sepse tensioni i saj i prishjes nuk është arritur dhe asnjë rrymë nuk derdhet në portën e tiristorit dhe ai mbetet i fikur. Furnizimi me energji elektrike do të funksionojë normalisht.

  Nëse transistori i kalimit të serisë në furnizimin me energji dështon, voltazhi do të fillojë të rritet - shkëputja në njësi do të sigurojë që ai të mos rritet menjëherë. Ndërsa ngrihet, ajo do të ngrihet mbi pikën ku dioda Zener fillon të përçojë dhe rryma do të rrjedhë në portën e tiristorit duke bërë që ai të aktivizohet.

  Kur tiristori aktivizohet, ai do të shkurtojë daljen e furnizimit me energji në tokë, duke parandaluar dëmtimin e qarkut që ai fuqizon. Ky qark i shkurtër mund të përdoret gjithashtu për të fryrë një siguresë ose element tjetër, duke hequr energjinë nga rregullatori i tensionit dhe duke e izoluar njësinë nga dëmtimet e mëtejshme.

  Shpesh disa shkëputje në formën e një kondensatori të vogël vendoset nga porta e tiristorit në tokë për të parandaluar kalimet e mprehta ose RF nga njësia që të hyjë në lidhjen e portës dhe të shkaktojë një shkas të rremë. Megjithatë, kjo nuk duhet të bëhet shumë e madhe pasi mund të ngadalësojë ndezjen e qarkut në një rast të vërtetë dështimi dhe mbrojtja mund të vendoset shumë ngadalë.

  Shënim për mbrojtjen nga mbitensioni i shiritit të tiristorit:

  Thyristor ose SCR, ndreqësi i kontrolluar me silikon mund të përdoret për të siguruar mbrojtje nga mbitensioni në një qark të furnizimit me energji elektrike. Duke zbuluar tensionin e lartë, qarku mund të ndezë tiristorin për të vendosur një qark të shkurtër ose levë përgjatë hekurudhës së tensionit për të siguruar që ai të mos ngrihet në tension të lartë.

  Lexoni më shumë rreth Qarku i mbrojtjes nga mbitensioni i shiritit të tiristorit.

• Mbërthimi i tensionit: Një formë tjetër shumë e thjeshtë e mbrojtjes nga mbitensioni përdor një qasje të quajtur shtrëngimi i tensionit. Në formën e tij më të thjeshtë mund të sigurohet duke përdorur një diodë Zener të vendosur në të gjithë daljen e furnizimit me energji të rregulluar. Me tensionin e diodës Zener të zgjedhur të jetë pak mbi tensionin maksimal të hekurudhës, në kushte normale ai nuk do të përçojë. Nëse voltazhi rritet shumë, atëherë ai do të fillojë të përçojë, duke e shtrënguar tensionin në një vlerë pak më të lartë se tensioni i hekurudhës.

  Nëse nevojitet një kapacitet më i lartë i rrymës për furnizimin me energji të rregulluar, atëherë mund të përdoret një diodë Zener me një tampon tranzistor. Kjo do të rrisë aftësinë aktuale mbi qarkun e thjeshtë të diodës Zener, me një faktor të barabartë me fitimin aktual të tranzistorit. Meqenëse për këtë qark kërkohet një tranzistor fuqie, nivelet e mundshme të fitimit të rrymës do të jenë të ulëta - ndoshta 20 - 50.

  Kapëse e mbitensionit të diodës Zener
  (a) - diodë e thjeshtë Zener, (b) - rrymë më e lartë me tampon tranzistor

• Kufizimi i tensionit: Kur kërkohet mbrojtje nga mbitensioni për furnizimin me energji të modalitetit të ndërprerësit, teknikat e kapëseve dhe shiritit SMPS përdoren më pak gjerësisht për shkak të kërkesave të shpërndarjes së energjisë dhe madhësisë dhe kostos së mundshme të komponentëve.

  Për fat të mirë, shumica e rregullatorëve të modalitetit të ndërprerës dështojnë në një gjendje të tensionit të ulët. Megjithatë, shpesh është e kujdesshme të vendosen aftësi kufizuese të tensionit në rast të kushteve të mbitensionit.
  
  Shpesh kjo mund të arrihet duke ndjerë gjendjen e mbitensionit dhe duke fikur konvertuesin. Kjo është veçanërisht e zbatueshme në rastin e konvertuesve DC-DC. Gjatë zbatimit të kësaj, është e nevojshme të inkorporohet një lak sensi që është jashtë rregullatorit kryesor IC - shumë rregullatorë të modalitetit të ndërprerës dhe konvertues DC-DC përdorin një çip për të arritur pjesën më të madhe të qarkut. Është shumë e rëndësishme të përdoret një lak i jashtëm i sensorit, sepse nëse çipi i rregullatorit të modalitetit të ndërprerësit dëmtohet duke shkaktuar gjendjen e mbitensionit, mekanizmi i sensorit gjithashtu mund të dëmtohet.

  Natyrisht, kjo formë e mbrojtjes nga mbitensioni kërkon qarqe që janë specifike për qarkun e veçantë dhe çipat e furnizimit me energji në modalitetin e ndërprerësit të përdorur.

Të tre teknikat përdoren dhe mund të ofrojnë mbrojtje efektive të furnizimit me energji nga mbitensioni. Secili ka avantazhet dhe disavantazhet e veta dhe zgjedhja e teknikës duhet të bëhet në varësi të situatës së caktuar.

Lini një mesazh 

Lista mesazh