Tecnología de protección de la fuente de alimentación regulada por conmutación de CC
Los dispositivos de conmutación de alta potencia utilizados en el regulador de conmutación de corriente son más caros y el circuito de control es más complicado. Además, la carga del regulador de conmutación es generalmente un sistema electrónico instalado con una gran cantidad de dispositivos altamente integrados. Los transistores y los dispositivos integrados tienen poca resistencia a los choques eléctricos y térmicos.
Por lo tanto, la protección del regulador de conmutación debe tener en cuenta la seguridad del propio regulador y de la carga. Hay muchos tipos de circuitos de protección, aquí hay protección de polaridad, protección de programa, protección contra sobrecorriente, protección contra sobrevoltaje, protección contra bajo voltaje y protección contra sobrecalentamiento y otros circuitos. Por lo general, se seleccionan varios métodos de protección para combinarlos y formar un sistema de protección completo.
Circuito de protección de la fuente de alimentación conmutada
La entrada a un regulador de conmutación de CC es generalmente una fuente de alimentación de CC no regulada. Debido a una operación incorrecta o una conexión accidental, la polaridad del interruptor se dañará, lo que dañará la fuente de alimentación conmutada.
El propósito de la protección de polaridad es hacer que el regulador de conmutación funcione solo cuando está conectado a una fuente de alimentación de CC no regulada con la polaridad correcta. La protección de la polaridad de la fuente de alimentación se puede lograr mediante el uso de dispositivos de conducción unidireccional. El circuito de protección de polaridad más simple se muestra en la figura. Dado que el diodo D debe fluir a través de la corriente de entrada total del regulador de conmutación, este circuito es más adecuado para reguladores de conmutación de baja potencia. En el caso de alta potencia, el circuito de protección de polaridad se utiliza como enlace en la protección del programa, lo que puede ahorrar el diodo de alta potencia necesario para la protección de polaridad, y también se reducirá el consumo de energía.
Protección del programa
El circuito de la fuente de alimentación regulada por conmutación es más complejo y básicamente se puede dividir en una parte de control de baja potencia y una parte de conmutación de alta potencia. Los transistores de conmutación son de alta potencia. Para proteger la seguridad de los transistores de conmutación al encender o apagar la fuente de alimentación, primero deben funcionar los circuitos de control de baja potencia, como moduladores y amplificadores. Para ello, es necesario garantizar el correcto procedimiento de arranque.
El extremo de entrada del regulador de conmutación generalmente está conectado con un filtro de entrada con una pequeña inductancia y una gran capacitancia. En el momento del encendido, una gran corriente transitoria fluirá a través del capacitor del filtro, y esta corriente transitoria puede ser varias veces la corriente de entrada normal. Una corriente de sobretensión tan grande puede derretir los contactos de los interruptores o relés de alimentación ordinarios y quemar el fusible de entrada. Además, la corriente de irrupción puede dañar los capacitores, acortando su vida útil y provocando fallas prematuras. Por esta razón, se debe conectar una resistencia limitadora de corriente en el arranque y el capacitor debe cargarse a través de esta resistencia limitadora de corriente. Para que la resistencia limitadora de corriente no consuma demasiada energía y afecte el funcionamiento normal del regulador de conmutación, se utiliza un relé para cortocircuitarlo automáticamente después del proceso transitorio de arranque, de modo que la fuente de alimentación de CC suministre energía directamente a el regulador de conmutación, como muestra la imagen. Este circuito se denomina circuito de "arranque suave" de un regulador de conmutación.
3. Sobre la protección actual
Cuando hay situaciones inesperadas como cortocircuito de carga, sobrecarga o falla del circuito de control, la corriente que fluye a través del transistor de conmutación en el estabilizador de voltaje será demasiado grande, lo que aumentará el consumo de energía del tubo y causará calor. Si no hay un dispositivo de protección contra sobrecorriente, el transistor de conmutación de alta potencia puede dañarse. Por lo tanto, la protección contra sobrecorriente se usa comúnmente en los reguladores de conmutación. La forma más económica y fácil es utilizar un fusible. Debido a la pequeña capacidad calorífica del transistor, los fusibles ordinarios generalmente no pueden desempeñar un papel protector, y los fusibles de acción rápida se usan comúnmente. Este método tiene la ventaja de una fácil protección, sin embargo, la especificación del fusible debe seleccionarse de acuerdo con los requisitos del área de trabajo segura del transistor interruptor específico. La desventaja de esta medida de protección contra sobrecorriente es el inconveniente del reemplazo frecuente de fusibles.
La protección de limitación de corriente y la protección de corte de corriente que se usan comúnmente en los reguladores lineales se pueden aplicar en los reguladores de conmutación. Sin embargo, de acuerdo con las características del regulador de conmutación, la salida de este circuito de protección no puede controlar directamente el transistor de conmutación, pero la salida de la protección contra sobrecorriente debe convertirse en un comando de pulso para controlar el modulador para proteger el transistor de conmutación. Para realizar la protección contra sobrecorriente, generalmente es necesario usar una resistencia de muestreo en serie en el circuito, lo que afectará la eficiencia de la fuente de alimentación, por lo que se usa principalmente en reguladores de conmutación de baja potencia. En la fuente de alimentación regulada por conmutación de alta potencia, teniendo en cuenta el consumo de energía, se debe evitar en la medida de lo posible el acceso a la resistencia de muestreo. Por lo tanto, la protección contra sobrecorriente generalmente se convierte en protección contra sobretensión y subtensión.
4. Protección contra sobretensiones
La protección contra sobrevoltaje de los reguladores de conmutación incluye protección contra sobrevoltaje de entrada y protección contra sobrevoltaje de salida. Si el voltaje de la fuente de alimentación de CC no regulada, como la batería y el rectificador que utiliza el regulador de conmutación, es demasiado alto, el regulador de conmutación no puede funcionar con normalidad e incluso dañar los dispositivos internos. Por lo tanto, es necesario utilizar un circuito de protección contra sobretensiones de entrada.
5. Protección contra bajo voltaje
Cuando el voltaje de salida es inferior al valor especificado, refleja una anomalía en la fuente de alimentación de CC de entrada, dentro del regulador de conmutación o en la carga de salida. Cuando el voltaje de la fuente de alimentación de CC de entrada cae por debajo del valor especificado, el voltaje de salida del regulador de conmutación caerá y la corriente de entrada aumentará, lo que pondrá en peligro tanto el transistor de conmutación como la fuente de alimentación de entrada. Por lo tanto, es necesario configurar la protección de bajo voltaje
6. Protección contra sobrecalentamiento
La alta integración, el peso ligero y el pequeño volumen de los reguladores de conmutación aumentan en gran medida la densidad de potencia por unidad de volumen, y los requisitos de los componentes dentro del dispositivo de suministro de energía para la temperatura ambiente de trabajo también aumentan en consecuencia. De lo contrario, el rendimiento del circuito se deteriorará y los componentes fallarán prematuramente. Por lo tanto, la protección contra sobrecalentamiento debe configurarse en reguladores de conmutación de alta potencia.
