Beschermingstechnologie van DC-geschakelde gereguleerde voeding
De krachtige schakelapparaten die in de huidige schakelregelaar worden gebruikt, zijn duurder en het regelcircuit is ingewikkelder. Bovendien is de belasting van de schakelende regelaar over het algemeen een elektronisch systeem dat is geïnstalleerd met een groot aantal sterk geïntegreerde apparaten. Transistoren en geïntegreerde apparaten zijn slecht bestand tegen elektrische en thermische schokken.
Daarom moet bij de bescherming van de schakelende regelaar rekening worden gehouden met de veiligheid van de regelaar zelf en de belasting. Er zijn veel soorten beveiligingscircuits, hier zijn polariteitsbeveiliging, programmabeveiliging, overstroombeveiliging, overspanningsbeveiliging, onderspanningsbeveiliging en oververhittingsbeveiliging en andere circuits. Meestal worden verschillende beveiligingsmethoden geselecteerd om te worden gecombineerd tot een compleet beveiligingssysteem.
Beveiligingscircuit voor schakelende voeding
De ingang van een DC-schakelregelaar is over het algemeen een niet-gereguleerde DC-voeding. Door verkeerde bediening of onbedoelde aansluiting wordt de polariteit van de schakelaar beschadigd, waardoor de schakelende voeding beschadigd raakt.
Het doel van polariteitsbeveiliging is om de schakelende regelaar alleen te laten werken wanneer deze is aangesloten op een niet-gereguleerde gelijkstroombron met de juiste polariteit. Polariteitsbeveiliging van de voeding kan worden bereikt door apparaten met eenrichtingsgeleiding te gebruiken. Het eenvoudigste polariteitsbeveiligingscircuit wordt getoond in de figuur. Aangezien de diode D door de totale ingangsstroom van de schakelende regelaar moet stromen, is deze schakeling meer geschikt voor schakelende regelaars met een laag vermogen. In het geval van hoog vermogen wordt het polariteitsbeveiligingscircuit gebruikt als een link in de programmabeveiliging, die de krachtige diode kan besparen die nodig is voor de polariteitsbeveiliging, en het stroomverbruik zal ook worden verminderd.
Programma bescherming
Het circuit van de schakelende gereguleerde voeding is complexer en kan in principe worden onderverdeeld in een besturingsgedeelte met laag vermogen en een schakelgedeelte met hoog vermogen. Schakeltransistors zijn krachtig. Om de veiligheid van schakeltransistors te beschermen bij het in- of uitschakelen van de voeding, moeten laagvermogenregelcircuits zoals modulatoren en versterkers eerst werken. Hiertoe is het noodzakelijk om te zorgen voor de juiste opstartprocedure.
Het ingangseinde van de schakelende regelaar is over het algemeen verbonden met een ingangsfilter met een kleine zelfinductie en een grote capaciteit. Op het moment van inschakelen zal er een grote stootstroom door de filtercondensator vloeien, en deze stootstroom kan meerdere malen de normale ingangsstroom zijn. Zo'n grote piekstroom kan de contacten van gewone stroomschakelaars of relais doen smelten en de ingangszekering doen doorslaan. Bovendien kan inschakelstroom condensatoren beschadigen, hun levensduur verkorten en voortijdige uitval veroorzaken. Daarom moet bij het opstarten een stroombegrenzingsweerstand worden aangesloten en moet de condensator via deze stroombegrenzingsweerstand worden opgeladen. Om ervoor te zorgen dat de stroombegrenzingsweerstand niet te veel stroom verbruikt en de normale werking van de schakelende regelaar niet beïnvloedt, wordt een relais gebruikt om het automatisch kort te sluiten na het opstartproces, zodat de gelijkstroomvoeding rechtstreeks stroom levert aan de schakelende regelaar, zoals de afbeelding laat zien. Dit circuit wordt het "soft-start" -circuit van een schakelende regelaar genoemd.
3. Over huidige bescherming
Wanneer er onverwachte situaties zijn zoals kortsluiting, overbelasting of uitval van het regelcircuit, zal de stroom die door de schakeltransistor in de spanningsstabilisator vloeit te groot zijn, waardoor het stroomverbruik van de buis toeneemt en warmte ontstaat. Als er geen overstroombeveiliging is, kan de krachtige schakeltransistor beschadigd raken. Daarom wordt overstroombeveiliging vaak gebruikt in schakelende regelaars. De meest economische en gemakkelijke manier is het gebruik van een zekering. Vanwege de kleine warmtecapaciteit van de transistor kunnen gewone zekeringen over het algemeen geen beschermende rol spelen en worden vaak snelle zekeringen gebruikt. Deze methode heeft het voordeel van gemakkelijke bescherming, maar de specificatie van de zekering moet worden geselecteerd in overeenstemming met de vereisten van het veilige werkgebied van de specifieke schakeltransistor. Het nadeel van deze overstroombeveiligingsmaatregel is het ongemak van frequente vervanging van zekeringen.
Stroombegrenzingsbeveiliging en stroomonderbrekingsbeveiliging die gewoonlijk worden gebruikt in lineaire regelaars, kunnen worden toegepast in schakelende regelaars. Volgens de kenmerken van de schakelende regelaar kan de uitvoer van dit beveiligingscircuit de schakeltransistor echter niet rechtstreeks aansturen, maar moet de uitvoer van de overstroombeveiliging worden omgezet in een pulsopdracht om de modulator te besturen om de schakeltransistor te beschermen. Om overstroombeveiliging te realiseren, is het over het algemeen nodig om een bemonsteringsweerstand in serie in het circuit te gebruiken, wat de efficiëntie van de voeding zal beïnvloeden, dus het wordt meestal gebruikt in schakelende regelaars met laag vermogen. In de hoogvermogen schakelende gereguleerde voeding, rekening houdend met het stroomverbruik, moet de toegang van de bemonsteringsweerstand zoveel mogelijk worden vermeden. Daarom wordt overstroombeveiliging meestal omgezet in over- en onderspanningsbeveiliging.
4. Overspanningsbeveiliging
De overspanningsbeveiliging van schakelende regelaars omvat ingangsoverspanningsbeveiliging en uitgangsoverspanningsbeveiliging. Als de spanning van de niet-gereguleerde gelijkstroomvoeding, zoals de batterij en gelijkrichter die door de schakelende regelaar wordt gebruikt, te hoog is, kan de schakelende regelaar niet normaal werken en zelfs de interne apparaten beschadigen. Daarom is het noodzakelijk om een ingangsoverspanningsbeveiligingscircuit te gebruiken.
5. Onderspanningsbeveiliging
Wanneer de uitgangsspanning lager is dan de gespecificeerde waarde, weerspiegelt dit een afwijking in de DC-ingangsvoeding, binnen de schakelende regelaar of de uitgangsbelasting. Wanneer de ingangsgelijkstroomvoedingsspanning onder de gespecificeerde waarde daalt, zal de uitgangsspanning van de schakelende regelaar dalen en zal de ingangsstroom toenemen, wat zowel de schakeltransistor als de ingangsvoeding in gevaar brengt. Daarom is het noodzakelijk om een onderspanningsbeveiliging in te stellen
6. Oververhittingsbeveiliging
De hoge integratie, het lichte gewicht en het kleine volume van schakelende regelaars verhogen de vermogensdichtheid per volume-eenheid aanzienlijk, en de vereisten van de componenten in het voedingsapparaat voor hun werkomgevingstemperatuur nemen ook dienovereenkomstig toe. Anders zullen de prestaties van het circuit verslechteren en zullen componenten voortijdig uitvallen. Daarom moet een oververhittingsbeveiliging worden ingesteld in schakelregelaars met hoog vermogen.
