Tecnologia de proteção de fonte de alimentação regulada de comutação CC
Os dispositivos de comutação de alta potência usados no regulador de comutação atual são mais caros e o circuito de controle é mais complicado. Além disso, a carga do regulador de comutação é geralmente um sistema eletrônico instalado com um grande número de dispositivos altamente integrados. Transistores e dispositivos integrados têm baixa resistência a choques elétricos e térmicos.
Portanto, a proteção do regulador chaveado deve levar em consideração a segurança do próprio regulador e da carga. Existem muitos tipos de circuitos de proteção, aqui estão proteção de polaridade, proteção de programa, proteção de sobrecorrente, proteção de sobretensão, proteção de subtensão e proteção de superaquecimento e outros circuitos. Vários métodos de proteção são geralmente selecionados para serem combinados para formar um sistema de proteção completo.
Comutação do circuito de proteção da fonte de alimentação
A entrada para um regulador de comutação CC é geralmente uma fonte de alimentação CC não regulada. Devido à operação incorreta ou conexão acidental, a polaridade do interruptor será danificada, o que danificará a fonte de alimentação de comutação.
O objetivo da proteção de polaridade é fazer com que o regulador de comutação funcione apenas quando conectado a uma fonte de alimentação CC não regulada com a polaridade correta. A proteção de polaridade da fonte de alimentação pode ser obtida usando dispositivos de condução unidirecional. O circuito de proteção de polaridade mais simples é mostrado na figura. Como o diodo D deve fluir através da corrente total de entrada do regulador de comutação, este circuito é mais adequado para reguladores de comutação de baixa potência. No caso de alta potência, o circuito de proteção de polaridade é usado como um link na proteção do programa, o que pode economizar o diodo de alta potência necessário para a proteção de polaridade, e o consumo de energia também será reduzido.
proteção do programa
O circuito da fonte de alimentação regulada por comutação é mais complexo e pode ser basicamente dividido em uma parte de controle de baixa potência e uma parte de comutação de alta potência. Os transistores de comutação são de alta potência. Para proteger a segurança dos transistores de comutação ao ligar ou desligar a fonte de alimentação, os circuitos de controle de baixa potência, como moduladores e amplificadores, devem funcionar primeiro. Para isso, é necessário garantir o procedimento correto de inicialização.
A extremidade de entrada do regulador de comutação é geralmente conectada com um filtro de entrada com uma pequena indutância e uma grande capacitância. No momento de ligar, uma grande corrente de pico fluirá através do capacitor do filtro, e essa corrente de pico pode ser várias vezes a corrente de entrada normal. Uma corrente de pico tão grande pode derreter os contatos de interruptores ou relés comuns e queimar o fusível de entrada. Além disso, a corrente de irrupção pode danificar os capacitores, diminuindo sua vida útil e causando falha prematura. Por esse motivo, um resistor limitador de corrente deve ser conectado na inicialização e o capacitor deve ser carregado por meio desse resistor limitador de corrente. Para não fazer com que o resistor limitador de corrente consuma muita energia e afete o funcionamento normal do regulador de comutação, um relé é usado para causar um curto-circuito automático após o processo transiente de inicialização, para que a fonte de alimentação CC forneça energia diretamente para o regulador de comutação, como mostra a imagem. Este circuito é chamado de circuito "soft-start" de um regulador de comutação.
3. Proteção contra sobrecorrente
Quando houver situações inesperadas, como curto-circuito de carga, sobrecarga ou falha do circuito de controle, a corrente que flui através do transistor de comutação no estabilizador de tensão será muito grande, o que aumentará o consumo de energia do tubo e causará calor. Se não houver dispositivo de proteção contra sobrecorrente, o transistor de comutação de alta potência pode ser danificado. Portanto, a proteção de sobrecorrente é comumente usada em reguladores de comutação. A maneira mais econômica e fácil é usar um fusível. Devido à pequena capacidade de calor do transistor, os fusíveis comuns geralmente não podem desempenhar um papel de proteção, e os fusíveis rápidos são comumente usados. Este método tem a vantagem de facilitar a proteção, no entanto, a especificação do fusível precisa ser selecionada de acordo com os requisitos da área de trabalho segura do transistor de comutação específico. A desvantagem desta medida de proteção contra sobrecorrente é a inconveniência da substituição frequente do fusível.
A proteção de limitação de corrente e a proteção de corte de corrente comumente usadas em reguladores lineares podem ser aplicadas em reguladores de comutação. No entanto, de acordo com as características do regulador de comutação, a saída deste circuito de proteção não pode controlar diretamente o transistor de comutação, mas a saída da proteção de sobrecorrente deve ser convertida em um comando de pulso para controlar o modulador para proteger o transistor de comutação. Para realizar a proteção de sobrecorrente, geralmente é necessário usar um resistor de amostragem em série no circuito, o que afetará a eficiência da fonte de alimentação, por isso é usado principalmente em reguladores de comutação de baixa potência. Na fonte de alimentação regulada chaveada de alta potência, considerando o consumo de energia, deve-se evitar ao máximo o acesso do resistor de amostragem. Portanto, a proteção contra sobrecorrente geralmente é convertida em proteção contra sobretensão e subtensão.
4. Proteção contra sobretensão
A proteção contra sobretensão dos reguladores de comutação inclui proteção contra sobretensão de entrada e proteção contra sobretensão de saída. Se a tensão da fonte de alimentação CC não regulada, como bateria e retificador usado pelo regulador de comutação, for muito alta, o regulador de comutação não pode funcionar normalmente e até mesmo danificar os dispositivos internos. Portanto, é necessário usar um circuito de proteção contra sobretensão de entrada.
5. Proteção contra subtensão
Quando a tensão de saída é menor que o valor especificado, isso reflete uma anormalidade na fonte de alimentação CC de entrada, dentro do regulador de comutação ou na carga de saída. Quando a tensão da fonte de alimentação CC de entrada cair abaixo do valor especificado, a tensão de saída do regulador de comutação cairá e a corrente de entrada aumentará, o que colocará em risco o transistor de comutação e a fonte de alimentação de entrada. Portanto, é necessário definir a proteção de subtensão
6. Proteção contra superaquecimento
A alta integração, o peso leve e o pequeno volume dos reguladores de comutação aumentam consideravelmente a densidade de potência por unidade de volume, e os requisitos dos componentes dentro do dispositivo de fonte de alimentação para a temperatura do ambiente de trabalho também aumentam proporcionalmente. Caso contrário, o desempenho do circuito se deteriorará e os componentes falharão prematuramente. Portanto, a proteção contra superaquecimento deve ser definida em reguladores de comutação de alta potência.
