مدارهای حفاظتی مختلف برای اجزای داخلی منبع تغذیه DC

مدارهای حفاظتی مختلف برای اجزای داخلی منبع تغذیه DC

با پیشرفت علم و فناوری، رابطه بین تجهیزات الکترونیکی قدرت و کار و زندگی مردم به طور فزاینده ای نزدیک می شود و تجهیزات الکترونیکی بدون منابع برق قابل اعتماد نمی توانند کار کنند. بنابراین، منابع تغذیه سوئیچینگ DC نقش مهمی را ایفا کرده و وارد حوزه‌های مختلف تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی شده‌اند. منابع تغذیه سوئیچینگ DC به طور گسترده ای در سوئیچ های کنترل شده با برنامه، ارتباطات، منابع تغذیه تجهیزات تشخیص الکترونیکی، منابع تغذیه تجهیزات کنترل و غیره استفاده شده است. فناوری سوئیچینگ نرم، فناوری تصحیح ضریب توان، فناوری اصلاح همزمان، فناوری هوشمند، فناوری نصب سطح و غیره، فناوری منبع تغذیه سوئیچینگ به طور مداوم در حال نوآوری است و طیف گسترده ای از فضای توسعه را برای منبع تغذیه سوئیچینگ DC فراهم می کند. با این حال، به دلیل پیچیدگی مدار کنترل در منابع تغذیه سوئیچینگ، ترانزیستورها و دستگاه های یکپارچه مقاومت ضعیفی در برابر شوک های الکتریکی و حرارتی دارند که باعث ناراحتی زیادی در هنگام استفاده برای کاربران می شود. به منظور حفاظت از ایمنی خود منبع تغذیه سوئیچینگ و بار، بر اساس اصول و ویژگی های منبع تغذیه سوئیچینگ DC، مدارهای حفاظت در برابر گرمای بیش از حد، حفاظت جریان اضافه، حفاظت از اضافه ولتاژ و حفاظت از راه اندازی نرم طراحی شده است.

اصل عملیاتی

منبع تغذیه سوئیچینگ DC از یک قسمت ورودی، یک قسمت تبدیل توان، یک قسمت خروجی و یک قسمت کنترل تشکیل شده است. بخش تبدیل توان، هسته منبع تغذیه سوئیچینگ است که برش فرکانس بالا را روی DC ناپایدار انجام می دهد و عملکرد تبدیل مورد نیاز برای خروجی را تکمیل می کند. این عمدتا از یک ترانزیستور سوئیچینگ و یک ترانسفورماتور فرکانس بالا تشکیل شده است. شکل 1 نمودار شماتیک و نمودار شماتیک معادل یک منبع تغذیه سوئیچینگ DC را نشان می دهد که از یکسو کننده موج کامل، ترانزیستور سوئیچینگ V، سیگنال تحریک، دیود چرخ آزاد Vp، سلف ذخیره انرژی و خازن فیلتر C تشکیل شده است. بخش اصلی منبع تغذیه سوئیچینگ DC یک ترانسفورماتور DC است.

مشخصه

به منظور پاسخگویی به نیازهای کاربران، سازندگان اصلی منبع تغذیه سوئیچ، چه در داخل و چه در سطح بین‌المللی، متعهد به توسعه همزمان انواع جدیدی از اجزای بسیار هوشمند هستند، به‌ویژه با بهبود تلفات دستگاه‌های یکسوسازی ثانویه و افزایش نوآوری در فن‌آوری در فریت قدرت (Mn Zn) مواد برای بهبود توانایی به دست آوردن خواص مغناطیسی بالا در فرکانس های بالا و چگالی شار مغناطیسی بالا. در عین حال، استفاده از فناوری SMT پیشرفت چشمگیری در منابع تغذیه سوئیچ داشته است، قطعات را در دو طرف برد مدار قرار دهید تا از سبک، کوچک و نازک بودن منبع تغذیه سوئیچینگ اطمینان حاصل کنید. بنابراین، روند توسعه منبع تغذیه سوئیچینگ DC فرکانس بالا، قابلیت اطمینان بالا، مصرف کم، نویز کم، ضد تداخل و مدولار شدن است.

نقطه ضعف منبع تغذیه سوئیچینگ DC این است که دارای تداخل سوئیچینگ شدید و توانایی ضعیف در سازگاری با محیط های سخت و خطاهای ناگهانی است. با توجه به شکاف بین فناوری میکروالکترونیک داخلی، فناوری تولید دستگاه های مقاومتی و خازنی و فناوری مواد مغناطیسی و برخی از کشورهای پیشرفته فناوری، فناوری تولید منابع تغذیه سوئیچینگ DC دشوار است، تعمیر و نگهداری مشکل است و هزینه آن بالا است.

حفاظت از منبع تغذیه سوئیچینگ DC

این مقاله با توجه به ویژگی ها و شرایط الکتریکی واقعی منابع تغذیه سوئیچینگ DC، به منظور اطمینان از عملکرد ایمن و مطمئن منابع تغذیه سوئیچینگ DC در محیط های سخت و خطاهای ناگهانی، مدارهای حفاظتی مختلفی را با توجه به شرایط مختلف طراحی می کند.

مدار حفاظت از اضافه جریان

در مدار منبع تغذیه سوئیچینگ DC، به منظور محافظت از سوختن لوله تنظیم در هنگام اتصال کوتاه مدار یا افزایش جریان. روش اصلی تنظیم ترانزیستور در حالت بایاس معکوس زمانی است که جریان خروجی از مقدار معینی فراتر رود، در نتیجه جریان مدار قطع و به طور خودکار قطع می شود. مدار حفاظت از اضافه جریان از یک ترانزیستور BG2 و یک مقاومت تقسیم کننده ولتاژ R4 و R5 تشکیل شده است. هنگامی که مدار به طور معمول کار می کند، عمل ولتاژ بین R4 و R5 باعث می شود که پتانسیل پایه BG2 از پتانسیل امیتر بیشتر شود و اتصال امیتر ولتاژ معکوس را تحمل کند. بنابراین BG2 در حالت قطع (معادل مدار باز) است که هیچ تاثیری بر مدار تثبیت کننده ولتاژ ندارد. هنگامی که مدار اتصال کوتاه دارد، ولتاژ خروجی صفر است و امیتر BG2 معادل زمین است. بنابراین BG2 در حالت رسانش اشباع (معادل اتصال کوتاه) قرار می گیرد که باعث می شود پایه و امیتر لوله تنظیم BG1 به اتصال کوتاه نزدیک و در حالت قطع باشد و جریان مدار را قطع کرده و به اهداف حفاظتی دست می یابد.

مدار حفاظت از اضافه ولتاژ

مدار منبع تغذیه تنظیم‌شده سوئیچ نسبتاً پیچیده است و انتهای ورودی منبع تغذیه تنظیم‌شده سوئیچ معمولاً به یک فیلتر ورودی با اندوکتانس کوچک و ظرفیت بزرگ متصل می‌شود. در لحظه راه‌اندازی، خازن فیلتر جریان موج زیادی را به جریان می‌اندازد که می‌تواند چندین برابر جریان ورودی عادی باشد. چنین جریان موج بزرگی کنتاکت های کلیدهای برق معمولی یا رله ها را ذوب می کند و باعث می شود فیوز ورودی منفجر شود. علاوه بر این، جریان های موجی نیز می توانند به خازن ها آسیب برسانند و طول عمر آنها را کوتاه کرده و باعث آسیب زودرس شوند. به همین دلیل هنگام راه اندازی باید یک مقاومت محدود کننده جریان متصل شود و خازن باید از طریق این مقاومت محدود کننده جریان شارژ شود. به منظور جلوگیری از مصرف بیش از حد مقاومت محدود کننده جریان، که ممکن است بر عملکرد عادی رگولاتور سوئیچ تأثیر بگذارد، از یک رله برای اتصال خودکار آن پس از فرآیند گذرا راه اندازی استفاده می شود، به طوری که منبع تغذیه DC مستقیماً برق را تامین می کند. به رگولاتور سوئیچ. این مدار را مدار «شروع نرم» منبع تغذیه سوئیچ DC می نامند.