Over-voltage na Proteksyon para sa Power Supplies

Ang proteksyon sa over-voltage ng power supply ay talagang kapaki-pakinabang - ang ilang mga pagkabigo sa PSU ay maaaring maglagay ng mga nakakapinsalang malalaking boltahe sa kagamitan. Pinipigilan ng over-voltage na proteksyon na mangyari ito sa parehong mga linear regulator at switch mode power supply.

Bagama't maaasahan na ngayon ang mga modernong suplay ng kuryente, palaging may maliit ngunit totoong pagkakataon na mabibigo ang mga ito.

Maaari silang mabigo sa maraming paraan at ang isang partikular na nakababahala na posibilidad ay ang serye ng pass element, ibig sabihin, ang pangunahing pass transistor o FET ay maaaring mabigo sa paraang ito ay nagiging short circuit. Kung mangyari ito, maaaring lumitaw ang napakalaking boltahe na madalas na tinatawag na sobrang boltahe sa circuitry na pinapagana na nagdudulot ng malaking pinsala sa buong kagamitan.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng kaunting dagdag na circuitry ng proteksyon sa anyo ng over-voltage na proteksyon, posibleng maprotektahan laban sa hindi malamang ngunit sakuna na posibilidad na ito.

Karamihan sa mga power supply na idinisenyo para sa napaka-maaasahang operasyon ng mga high value na kagamitan ay magsasama ng ilang uri ng over-voltage na proteksyon upang matiyak na ang anumang power supply ay hindi magreresulta sa pinsala sa kagamitan na pinapagana. Nalalapat ito sa parehong mga linear na power supply at gayundin sa switch mode power supply.

Ang ilang mga power supply ay maaaring hindi kasama ang over-voltage na proteksyon at ang mga ito ay hindi dapat gamitin para sa pagpapagana ng mga mamahaling kagamitan - posible na gumawa ng kaunting disenyo ng electronic circuit at bumuo ng isang maliit na over-voltage na proteksyon circuit at idagdag ito bilang isang karagdagang item.

Mga pangunahing kaalaman sa proteksyon sa sobrang boltahe

Mayroong maraming mga paraan kung saan ang isang power supply ay maaaring mabigo. Gayunpaman, upang maunawaan nang kaunti pa sa over-voltage na proteksyon at mga isyu sa circuit, madaling kumuha ng simpleng halimbawa ng linear voltage regulator gamit ang isang napakasimpleng Zener diode at isang series pass transistor.

Basic na regulator ng serye gamit ang isang zener diode at tagasunod ng emitter

Kahit na ang mas kumplikadong mga supply ay nagbibigay ng mas mahusay na pagganap, umaasa din sila sa isang serye ng transistor upang maipasa ang kasalukuyang output. Ang pangunahing pagkakaiba ay ang paraan kung saan inilalapat ang boltahe ng regulator sa base ng transistor.

Karaniwan ang input boltahe ay tulad na ilang volts ay bumaba sa kabuuan ng serye boltahe regulator elemento. Binibigyang-daan nito ang series pass transistor na maayos na ayusin ang boltahe ng output. Kadalasan ang boltahe na bumaba sa series pass transistor ay medyo mataas - para sa isang 12 volts na supply, ang input ay maaaring 18 volts ng higit pa upang bigyan ang kinakailangang regulasyon at ripple rejection, atbp.

Nangangahulugan ito na maaaring magkaroon ng isang makabuluhang antas ng init na nawala sa elemento ng regulator ng boltahe at pinagsama sa anumang lumilipas na mga spike na maaaring lumitaw sa input, nangangahulugan ito na palaging may posibilidad na mabigo.

Ang transistor series pass device ay mas karaniwang mabibigo sa isang bukas na kondisyon ng circuit, ngunit sa ilang mga pagkakataon, ang transistor ay maaaring bumuo ng isang maikling circuit sa pagitan ng kolektor at emitter. Kung nangyari ito, ang buong unregulated input boltahe ay lilitaw sa output ng boltahe regulator.

Kung ang buong boltahe ay lumitaw sa output, maaari itong makapinsala sa marami sa mga IC na nasa circuit na ibinibigay. Sa kasong ito, ang circuit ay maaaring lampas sa pagkukumpuni ng ekonomiya.

Ang paraan ng pagpapatakbo ng mga switching regulator ay ibang-iba, ngunit may mga pangyayari kung saan ang buong output ay maaaring lumabas sa output ng power supply.

Para sa parehong linear regulated power supply at switch mode power supply, ang ilang paraan ng over-voltage na proteksyon ay palaging ipinapayong.

Mga uri ng over-voltage na proteksyon

Tulad ng maraming mga elektronikong pamamaraan mayroong ilang mga paraan ng pagpapatupad ng isang partikular na kakayahan. Ito ay totoo para sa over-voltage na proteksyon.

Mayroong ilang iba't ibang mga diskarte na maaaring magamit, bawat isa ay may sariling mga katangian. Ang pagganap, gastos, pagiging kumplikado at paraan ng pagpapatakbo ay kailangang timbangin kapag tinutukoy kung aling paraan ang gagamitin sa yugto ng disenyo ng electronic circuit.

• SCR Crowbar: Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang crowbar circuit ay naglalagay ng short circuit sa output ng power supply kung ang isang over-voltage na kondisyon ay naranasan. Karaniwan ang mga thyristor, ibig sabihin, ang mga SCR ay ginagamit para dito dahil maaari silang lumipat ng malalaking alon at manatiling naka-on hanggang sa kumalat ang anumang singil. Ang thyristor ay maaaring maiugnay pabalik sa isang fuse na pumutok at naghihiwalay sa regulator mula sa pagkakaroon ng anumang karagdagang boltahe na nakalagay dito.

  Sirkit ng proteksyon ng overvoltage ng thyristor crowbar

  Sa circuit na ito, ang Zener diode ay pinili upang ang boltahe nito ay mas mataas sa normal na operating boltahe ng output, ngunit mas mababa sa boltahe kung saan ang pinsala ay magaganap. Sa pagpapadaloy na ito, walang kasalukuyang dumadaloy sa Zener diode dahil ang breakdown boltahe nito ay hindi pa naabot at walang kasalukuyang dumadaloy sa gate ng thyristor at ito ay nananatiling naka-off. Ang power supply ay gagana nang normal.

  Kung nabigo ang series pass transistor sa power supply, magsisimulang tumaas ang boltahe - titiyakin ng decoupling sa unit na hindi ito tumataas kaagad. Habang tumataas ito, tataas ito sa punto kung saan nagsimulang magsagawa ang Zener diode at ang kasalukuyang ay dadaloy sa gate ng thyristor na nagiging sanhi ng pag-trigger nito.

  Kapag nag-trigger ang thyristor, maiikli nito ang output ng power supply sa ground, na maiiwasan ang pinsala sa circuitry na pinapagana nito. Ang maikling circuit na ito ay maaari ding gamitin upang hipan ang isang piyus o iba pang elemento, na inaalis ang kapangyarihan sa boltahe regulator at ihiwalay ang yunit mula sa karagdagang pinsala.

  Kadalasan ang ilang decoupling sa anyo ng isang maliit na kapasitor ay inilalagay mula sa gate ng thyristor hanggang sa lupa upang maiwasan ang mga matalim na transient o RF mula sa yunit na maging kapangyarihan mula sa pagpasok sa koneksyon ng gate at magdulot ng isang huwad na trigger. Gayunpaman, hindi ito dapat gawing masyadong malaki dahil maaari itong makapagpabagal sa pagpapaputok ng circuit sa isang tunay na kaso ng pagkabigo at ang proteksyon ay maaaring masyadong mabagal.

  Tandaan sa Thyristor Crowbar Overvoltage Protection:

  Ang Thyristor o SCR, Silicon Controlled Rectifier ay maaaring gamitin upang magbigay ng overvoltage na proteksyon sa isang power supply circuit. Sa pamamagitan ng pag-detect ng mataas na boltahe, maaaring paandarin ng circuit ang thyristor upang maglagay ng short circuit o crowbar sa boltahe na riles upang matiyak na hindi ito tumaas sa mataas na boltahe.

  Magbasa pa tungkol sa Circuit ng Proteksyon sa Overvoltage ng Thyristor Crowbar.

• Voltage clamping: Ang isa pang napakasimpleng paraan ng over-voltage na proteksyon ay gumagamit ng diskarte na tinatawag na voltage clamping. Sa pinakasimpleng anyo nito, maaari itong ibigay sa pamamagitan ng paggamit ng Zener diode na inilagay sa buong output ng regulated power supply. Gamit ang boltahe ng Zener diode na pinili na bahagyang mas mataas sa pinakamataas na boltahe ng tren, sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay hindi ito gagana. Kung ang boltahe ay tumataas nang masyadong mataas, pagkatapos ay magsisimula itong magsagawa, pag-clamping ng boltahe sa isang halaga na bahagyang mas mataas sa boltahe ng tren.

  Kung ang isang mas mataas na kasalukuyang kakayahan ay kailangan para sa regulated power supply pagkatapos ay isang Zener diode na may isang transistor buffer ay maaaring gamitin. Ito ay magpapataas ng kasalukuyang kakayahan sa simpleng Zener diode circuit, sa pamamagitan ng isang kadahilanan na katumbas ng kasalukuyang nakuha ng transistor. Dahil kinakailangan ang power transistor para sa circuit na ito, ang malamang na kasalukuyang mga antas ng pakinabang ay mababa - posibleng 20 - 50.

  Zener diode over-voltage clamp
  (a) - simpleng Zener diode, (b) - mas mataas na kasalukuyang may transistor buffer

• Paglilimita ng boltahe: Kapag kinakailangan ang over-voltage na proteksyon para sa switch mode na mga power supply, hindi gaanong ginagamit ang SMPS ang clamp at crowbar technique dahil sa mga kinakailangan sa pagkawala ng kuryente at ang posibleng laki at halaga ng mga bahagi.

  Sa kabutihang palad, karamihan sa mga regulator ng switch mode ay nabigo sa isang mababang kondisyon ng boltahe. Gayunpaman, madalas na maingat na ilagay ang mga kakayahan sa paglilimita ng boltahe sa kaso ng mga kondisyon ng sobrang boltahe.
  
  Kadalasan ito ay maaaring makamit sa pamamagitan ng pagdama sa kondisyon ng sobrang boltahe at pagsara ng converter. Ito ay partikular na naaangkop sa kaso ng mga DC-DC converter. Kapag ipinapatupad ito, kinakailangang magsama ng sense loop na nasa labas ng pangunahing IC regulator - maraming switch mode regulators at DC-DC converter ang gumagamit ng chip para makamit ang karamihan ng circuit. Napakahalagang gumamit ng external sense loop dahil kung ang switch mode regulator chip ay nasira na nagiging sanhi ng over-voltage na kondisyon, ang sense mechanism ay maaari ding masira.

  Malinaw na ang form na ito ng over-voltage na proteksyon ay nangangailangan ng mga circuit na partikular sa partikular na circuit at switch mode power supply chips na ginamit.

Ginagamit ang lahat ng tatlong pamamaraan at maaaring magbigay ng epektibong proteksyon sa over-voltage ng power supply. Ang bawat isa ay may sariling mga pakinabang at disadvantages at ang pagpili ng pamamaraan ay kailangang gawin depende sa ibinigay na sitwasyon.

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe