Заштита од пренапона за напајање

Заштита од пренапона напајања је заиста корисна - неки кварови ПСУ-а могу довести до штетних великих напона на опреми. Заштита од пренапона спречава да се ово деси и на линеарним регулаторима и на изворима напајања са прекидачем.

Иако су модерни извори напајања сада веома поуздани, увек постоји мала, али реална шанса да покваре.

Они могу покварити на много начина, а једна посебно забрињавајућа могућност је да серијски пролазни елемент, тј. транзистор главног пролаза или ФЕТ, може отказати на такав начин да дође до кратког споја. Ако се то догоди, на струјном колу који се напаја може се појавити веома велики напон који се често назива пренапон, узрокујући катастрофално оштећење целе опреме.

Додавањем малог додатног заштитног кола у облику заштите од пренапона, могуће је заштитити се од ове мало вероватне, али катастрофалне могућности.

Већина извора напајања дизајнираних за веома поуздан рад опреме високе вредности ће укључити неки облик заштите од пренапона како би се осигурало да било какав квар напајања не доведе до оштећења опреме која се напаја. Ово се односи и на линеарне изворе напајања и на напајање са променљивим режимом.

Неки извори напајања можда немају заштиту од пренапона и не би требало да се користе за напајање скупе опреме - могуће је направити мали дизајн електронских кола и развити мало коло за заштиту од пренапона и додати ово као додатну ставку.

Основе заштите од пренапона

Постоји много начина на које напајање може покварити. Међутим, да бисмо разумели мало више о заштити од пренапона и проблемима са кола, лако је узети једноставан пример линеарног регулатора напона који користи веома једноставну Зенер диоду и серијски транзистор.

Регулатор основне серије који користи зенер диоду и емитерски следбеник

Иако компликованији извори напајања дају боље перформансе, они се такође ослањају на серијски транзистор за пропуштање излазне струје. Главна разлика је начин на који се напон регулатора примењује на базу транзистора.

Обично је улазни напон такав да неколико волти пада на серијски елемент регулатора напона. Ово омогућава да серијски пролазни транзистор адекватно регулише излазни напон. Често је напон који је пао на серијски транзистор релативно висок - за напајање од 12 волти, улаз може бити 18 волти чак и више да би се дала потребна регулација и одбијање таласа, итд.

То значи да може постојати значајан ниво топлоте која се распршује у елементу регулатора напона иу комбинацији са било којим пролазним шиљцима који се могу појавити на улазу, што значи да увек постоји могућност квара.

Уређај за серијски пролаз транзистора обично би отказао у стању отвореног кола, али под неким околностима, транзистор може развити кратак спој између колектора и емитера. Ако се то догоди, онда би се пуни нерегулисани улазни напон појавио на излазу регулатора напона.

Ако се пуни напон појави на излазу, то може оштетити многе ИЦ-ове који се налазе у колу које се напаја. У овом случају струјно коло би могло бити ван економског поправка.

Начин на који прекидачки регулатори функционишу је веома различит, али постоје околности у којима се пуни излаз може појавити на излазу напајања.

И за линеарне регулисане изворе напајања и за напајање са прекидачким режимом, увек је препоручљив неки облик заштите од пренапона.

Врсте пренапонске заштите

Као и код многих електронских техника, постоји неколико начина за имплементацију одређене способности. Ово важи за заштиту од пренапона.

Постоји неколико различитих техника које се могу користити, од којих свака има своје карактеристике. Перформансе, трошак, сложеност и начин рада треба да се одваже када се одлучује који метод да се користи током фазе пројектовања електронских кола.

• СЦР полуга: Као што назив имплицира, коло полуге ствара кратак спој на излазу напајања ако дође до стања пренапона. За ово се обично користе тиристори, тј. СЦР, јер могу да пребацују велике струје и остану укључени све док се свако пуњење не распрши. Тиристор се може поново повезати са осигурачем који прегорева и изолује регулатор од даљег напона.

  Коло заштите од пренапона тиристорске полуге

  У овом колу, Зенер диода је изабрана тако да њен напон буде изнад нормалног радног напона излаза, али испод напона где би дошло до оштећења. У овој проводљивости, струја не тече кроз Зенер диоду јер њен пробојни напон није достигнут и струја не тече у капију тиристора и она остаје искључена. Напајање ће радити нормално.

  Ако серијски пролазни транзистор у напајању поквари, напон ће почети да расте - раздвајање у јединици ће осигурати да не порасте тренутно. Како се подиже, подићи ће се изнад тачке где Зенер диода почиње да спроводи и струја ће тећи у капију тиристора изазивајући њено покретање.

  Када се тиристор активира, он ће кратко спојити излаз напајања на масу, спречавајући оштећење кола које напаја. Овај кратки спој се такође може користити за прегоревање осигурача или другог елемента, искључујући напајање регулатора напона и изолујући јединицу од даљег оштећења.

  Често се неко раздвајање у облику малог кондензатора поставља од капије тиристора на уземљење како би се спречило да оштри прелазни процеси или РФ из јединице која је напајана дођу на везу гејта и изазову лажни окидач. Међутим, ово не би требало да буде превелико јер може успорити паљење кола у стварном случају квара и заштита може бити постављена преспоро.

  Напомена о заштити од пренапона тиристорске полуге:

  Тиристор или СЦР, силицијумски контролисани исправљач може се користити да обезбеди заштиту од пренапона у струјном колу. Откривањем високог напона, коло може покренути тиристор да постави кратак спој или полугу преко напонске шине како би се осигурало да не порасте на високи напон.

  Прочитајте више о Заштитни круг од пренапона тиристорске полуге.

• Стезање напона: Још један врло једноставан облик заштите од пренапона користи приступ који се зове напонско стезање. У свом најједноставнијем облику може се обезбедити коришћењем Зенер диоде постављене преко излаза регулисаног напајања. Када је напон Зенер диоде изабран да буде мало изнад максималног напона на шини, у нормалним условима неће водити. Ако напон порасте превисоко, онда ће почети да проводи, стежући напон на вредности мало изнад напона на шини.

  Ако је потребна већа струјна способност за регулисано напајање онда се може користити Зенер диода са транзисторским бафером. Ово ће повећати струјну способност у односу на једноставно коло Зенер диоде, за фактор једнак тренутном појачању транзистора. Пошто је за ово коло потребан транзистор снаге, вероватни нивои струјног појачања ће бити ниски - вероватно 20 - 50.

  Стезаљка пренапона Зенер диоде
  (а) - једноставна Зенер диода, (б) - већа струја са транзисторским бафером

• Ограничавање напона: Када је потребна заштита од пренапона за напајање са прекидачким режимом, СМПС технике стезаљке и полуге се мање користе због захтева за расипањем снаге и могуће величине и цене компоненти.

  На срећу, већина регулатора прекидача не ради у условима ниског напона. Међутим, често је паметно поставити могућности за ограничавање напона у случају пренапона.
  
  Често се то може постићи откривањем стања пренапона и искључивањем претварача. Ово је посебно примењиво у случају ДЦ-ДЦ претварача. Када се ово имплементира, неопходно је уградити петљу чула која је изван главног ИЦ регулатора - многи регулатори режима прекидача и ДЦ-ДЦ претварачи користе чип за постизање већине кола. Веома је важно користити екстерну петљу сензора, јер ако је чип регулатора прекидача оштећен, што узрокује стање пренапона, механизам сензора такође може бити оштећен.

  Очигледно је да овај облик заштите од пренапона захтева кола која су специфична за одређено коло и чипове за напајање прекидача који се користе.

Све три технике се користе и могу обезбедити ефикасну заштиту од пренапона напајања. Сваки од њих има своје предности и мане и избор технике треба да зависи од дате ситуације.

Остави поруку 

Листа порука