Стратегия защиты выхода импульсного источника питания
Во всех конструкциях импульсных источников питания очень важными аспектами, которые необходимо учитывать при проектировании, являются защита нагрузки и защита источника питания от отказа нагрузки. При проектировании изделий военного назначения часто требуется задача, называемая анализом видов отказов и последствий. В этой работе предполагается, что каждая часть цепи представляет собой неисправность при разомкнутой цепи, а затем случай короткого замыкания. В этом случае проанализируйте отдельно, как каждая неисправность влияет на остальную часть схемы. Прогнозирование и оценка неисправностей таким образом сделает конструкцию источника питания более надежной. Это также то, что должен сделать разработчик источника питания, чтобы защитить цепь нагрузки, когда происходят входные аномалии и отказы цепи нагрузки источника питания. В стратегии защиты несколько цепей защиты часто объединяются каскадом, чтобы гарантировать, что сама схема защиты может обеспечить избыточную защиту при возникновении неисправности. Для обеспечения этой резервной функции обычно используются предохранители и автоматические выключатели.
Методы защиты, используемые в системах электроснабжения и передачи энергии, должны тщательно учитывать конечного пользователя продукта и функцию продукта и, в свою очередь, метод ремонта продукта. Если продукт регулярно обслуживается обслуживающим персоналом в цепи, цепь, в свою очередь, учитывает метод обслуживания продукта. Если изделие регулярно обслуживается обслуживающим персоналом, цепь должна иметь автоматический выключатель, цепь самоуправляемого запуска и цепь обратной связи по максимальному току. Если функциональные требования продукта не являются строгими, эти функции не нужны, и достаточно только плавкого предохранителя, пусковой цепи типа отключения при перегрузке по току, защиты от перегрузки по току или быстродействующего выключателя. Некоторые методы защиты требуют отправки устройства на станцию технического обслуживания для проверки, прежде чем его можно будет использовать снова после срабатывания защиты. Эти методы защиты можно разделить на следующие три типа:
1. Ремонт после выхода из строя (предохранитель, резистор-предохранитель и т.д.).
2. Он восстановится после отказа (автоматический выключатель, токоограничивающий элемент, схема защиты с ограничением напряжения и т. д.).
3. Выключение после сбоя, но восстановление после исчезновения сбоя (цепь запуска типа отключения по перегрузке по току и т. д.).
Существует три основных типа защиты от перегрузки по току. Управление режимом тока или первичный контроллер пикового тока ограничивает выходную мощность в случае «небольшого» короткого замыкания в цепи, но в конечном итоге может привести к серьезному короткому замыканию. Когда возникает ошибка перегрузки по току, импеданс нагрузки становится все меньше и меньше, выходное напряжение уменьшается, но выходной ток продолжает увеличиваться, что может привести к перегоранию цепей и устройств на печатной плате. Способ снижения выходного напряжения можно комбинировать со схемой аварийного отключения. Метод ограничения постоянного тока реализуется путем усиления напряжения на резисторе обнаружения тока и сравнения его с опорным напряжением. Когда значение защиты по току превышено, нагрузка снова увеличится, а выходной ток будет ограничен. Схема ограничения обратной связи по перегрузке по току использует небольшую часть выходного напряжения в качестве опорного значения верхнего предела ошибки перегрузки по току. Когда ток, проходящий через резистор обнаружения тока, превышает значение верхнего предела тока, выходное напряжение снижается, поэтому выходной ток также уменьшается, что может предотвратить перегорание цепи нагрузки.
Существует два способа защиты от перенапряжения на выходе: принудительный способ и способ блокировки от перенапряжения. Принудительный метод достигается за счет фиксации перенапряжения и быстрого отключения. Обязательный метод предполагает, что при отказе источника питания ток нагрузки не может быть ограничен.
Метод блокировки по перенапряжению используется в предположении, что блок питания продолжает работать, но петля обратной связи по напряжению разомкнута, или одна из выходных клемм слабо нагружена, а напряжение превышает номинальное максимальное значение. Эти методы имеют отдельный компаратор или транзистор на каждый выход и резистивный делитель, подключенный к выходу. Выбор схемы защиты связан с экономической стоимостью и площадью компоновки. Конструкторы могут использовать свои творческие способности для проектирования цепей защиты, но тщательно проверяют ситуацию во всех условиях эксплуатации.
