Захист в блоках живлення прості, але ефективні компоненти; Електроніка-сьогодні
Пристрої на основі електрики повинні мати захист. Деякі засоби захисту в джерелах живлення є обов'язковими, а інші необов'язковими, забезпечуються на вході джерела, всередині і на виході джерела, щоб не впливати на навантаження, підключене до джерела. Будь-яке джерело повинно чітко вказати у супровідній документації, які типи захисту воно має та як воно працює (якщо продуктивність обмежена, якщо джерело зупинено, як воно повертається до норми після припинення умови активації захисту (автоматично або вручну).: (1) Захист від короткого замикання, (2) Захист від перевантаження або перевантаження, (3) Захист від перевантаження, (4) Захист від перегріву, (5) Захист від перенапруги та перенапруги, (6) Захист від обмеження напруги та Джерела живлення, які розглядаються як якісні джерела, мають якомога більше типів захисту, що відображається на їх вартості. З іншого боку, пристрої, що представляють навантаження для джерел, повинні бути захищені від перенапруг, перегріву та порушення.
TDK EPCOS має рішення для перемикання електроніки джерела живлення (SMPS), від фільтрів ЕМС на вхідних лініях, до вихідних конденсаторів фільтрів та котушок індуктивності. Асортимент продукції, пропонований EPCOS для застосувань в імпульсних джерелах живлення, включає загальнорежимні фільтри, феритові фільтри, феритові сердечники E, I, U та кільцевих форм, конденсатори фільтрів, термістори, варистори, датчики температури, блискавкозахист, плівка постійного струму та алюмінієві конденсатори, трансформатори для живлення та використання в побутовій техніці.
У конструкції імпульсного джерела живлення пасивні компоненти додаються після вибору інтегрованих схем управління та регулювання напруги/струму, але вибір пасивних компонентів, що супроводжують ці схеми, матиме величезний вплив на загальну продуктивність. Фізичні розміри, вироблене тепло, вихідна потужність, ефективність та вартість також залежать від ретельного вибору зовнішніх пасивних компонентів.
Сфери інтересів, для яких TDK EPCOS має безпечні та надійні рішення та компоненти
1. Захист від короткого замикання (SCP)
Він відноситься до виходу джерела або всередині джерела і здійснюється за допомогою електронного управління.
Цей захист є обов’язковим. Без цього захисту блок живлення може бути зруйнований і навіть спричинити пожежу. Захист від короткого замикання - це найпростіша форма захисту, що забезпечується в будь-якому джерелі живлення. Він виконується активною електронною ланцюгом або компонентом, який діє якомога швидше для обмеження струму, поки повільніший запобіжник, відкалібрований до максимального струму, не зможе ефективно перервати струм. Що стосується джерел живлення, захистіть вихідний каскад від джерела від випадкових коротких замикань між вихідними клемами або короткого замикання в навантаженні. Захист від короткого замикання (SCP) та захист від перевантаження по струму (OCP) часто використовуються як взаємозамінні, але є різниця. Коротке замикання - це тип перевантаження по струму, тому захист від короткого замикання є частиною захисту від перевантаження по струму.
При застосуванні двигуна (індуктивне навантаження) потрібно кілька типів захисту силових транзисторів на виході джерела живлення, двигуна або будь-якої частини системи управління. Захист від струму має важливе значення. Це запобігає не тільки можливим пошкодженням силових транзисторів, але й розмагнічуванню двигуна у разі несправності або нестабільності управління. Коротке замикання може виникнути в одному джерелі: між лініями живлення (+) і (-) через вхідний контур, між лініями живлення (+) і (-) через вихідний контур, між лінією (+) і GND. Зазвичай надлишковий струм необхідний протягом короткого періоду часу при запуску з індуктивним навантаженням (двигун, котушка реле, трансформатор), ємнісним навантаженням (конденсатор розряджений від входу джерела живлення), резистивним навантаженням (холодостійкість має нижче значення ніж нагрітий, наприклад, нитка розжарення, резистори нагріву печі). Для деяких джерел зазначено, що вони можуть подавати струм у кілька разів вище, лише протягом обмеженого часу.
Батареї не мають захисту. Вони обмежують струм завдяки своєму внутрішньому опору. Пожертвуйте лужним акумулятором AAA. При першому короткому замиканні акумулятора він видаватиме струм близько 3,5 А, що досить вражає. Потім протягом 60 секунд сила струму падає приблизно до 2,5А.
Акумулятор досить сильно нагрівається, і ми вважаємо, що він нічого не може запалити і не вибухне. Вироблена потужність становила близько 5 Вт, отже, вона не висока, хоча потужність зосереджена на досить невеликій території. Будьте обережні, щоб не робити цього з більшим акумулятором. Більші батареї мають низький внутрішній опір і видаватимуть більше струму, ніж батареї AAA. Більша батарея може нагріватися до такої міри, що стає небезпечною. Будьте дуже обережні, намагаючись використовувати батареї з дуже низьким внутрішнім опором, такі як свинцево-кислотні або нікель-кадмієві батареї.!
Термістори EPCOS PTC також призначені для обмеження підвищення температури до межі. Для цього вони пропонуються в капсулах SMD 0805, 0603 та 0402. Типи серії B59721A * в капсулі 0805 мають температуру спрацьовування від 70 до 130 ° C з кроком 10 К. Їх номінальний опір становить 680 Ом. Температури серій B59641A * (0603) та B59421A * (0402) знаходяться між 75 і 145 ° C або 75 і 135 ° C, відповідно, з кроком 10 К. Номінальний опір цих компонентів становить 470 Ом. Максимально допустима робоча напруга становить 32 В постійного струму для всіх типів.
Термістори PTC просто захищають від короткого замикання. Окрім пускових струмів, ще однією небезпекою є надмірно високі струми або коротке замикання всередині пристрою. Зазвичай ризики походять від несправних конденсаторів або силових напівпровідників. Ці причини небезпеки усуваються послідовно підключеними термісторами EPCOS PTC. PTC мають позитивну температурну характеристику, тобто вони мають низьку стійкість до температури навколишнього середовища. Надмірні струми поступово нагрівають PTC, які переходять у дуже резистивний стан і, таким чином, обмежують струм. Ці керамічні компоненти є практично самовосстанавливающимися запобіжниками: як тільки струм зменшується, вони охолоджуються і повертаються до свого провідного стану з низьким опором.
B32913 * Конденсатори серії EPCOS X1 та X2 та конденсатори загальної компенсації струму серії B82727 EPCOS для ударної котушки для вхідної фільтрації та захисту від перебоїв в електромережі.
2. Захист від перенапруги/перевантаження (OPP/OLP)
Він відноситься до виходу джерела і здійснюється за допомогою електронного управління. Захист попиту на електроенергію (OPP) та захист навантаження (PLO) - це дві різні назви, що стосуються одного і того ж. Це необов’язковий захист, який відключає джерело живлення, якщо на виході потрібно занадто багато потужності, що перевищує максимальний рівень потужності джерела, що призведе до руйнування його надмірного нагрівання.
У разі джерел живлення нижчого рівня, заснованих на напівмостовій топології, цей захист забезпечується інтегральною схемою ШІМ-контролера - якщо він передбачений.
Для джерел живлення з активною ланцюгом PFC цей захист реалізований на контролері PFC. В обох випадках схема фактично контролює загальний струм, що відводиться від джерела живлення. Якщо струм піднімається вище встановленого значення, захист спрацьовує, зупиняючи подачу живлення.
Серія варісторів ThermoFuse ™ TDK EPCOS ETFV складається з серійного дискового варистора з термічно з’єднаним запобіжником. У разі перегріву варістора термозахисник спрацьовує і відключає ланцюг живлення. Це підвищує надійність і захищає обладнання. І корпус, і варисторна кришка виготовлені з вогнетривкого матеріалу.
4. Захист від перегріву (OTP)
Він відноситься до всього джерела і навіть до навантаження і здійснюється за допомогою електронного управління. Цей захист необов’язковий. Не всі джерела мають цей захист, який діє при перевищенні температури всередині межі, щоб зупинити роботу джерела, оскільки воно не може ефективно відводити тепло.
Перевірте вихідну характеристику струму як функцію температури джерела, щоб забезпечити джерело безперебійного живлення. Температура вимірюється за допомогою простого датчика (термістора NTC або PTC), вибраного для активації порогового захисту. Джерело із захистом від перегріву має два датчики температури: (1) для перевищення температури всередині джерела або на випромінювачі вихідної підлоги та (2) для регулювання швидкості включеного вентилятора. Доступні джерела (зарядні пристрої), які також мають зовнішній датчик температури, який можна приєднати до навантаження (для обмеження струму зарядки, якщо батарея перегрівається).
5. Захист від низької та надмірної напруги (UVP та OVP)
Він відноситься до виходу джерела і здійснюється за допомогою електронного управління. Захист від перенапруги (UVP) необов’язковий, але захист від перенапруги (OVP) є обов’язковим для всіх джерел живлення. Піднижена напруга може виникнути, коли навантаження раптово підключено (наприклад, розряджений конденсатор). Функція NLO (режим без навантаження) є необхідним захистом, що забезпечує живлення та коректну роботу джерела, навіть якщо на виході немає споживача.
Це насправді не "захист", а швидше проектна вимога, оскільки перемикання джерел за відсутності навантаження може мати напруги на вищих рівнях, ніж номінальні. Інший випадок стосується джерел з декількома виходами напруги, які повинні мати принаймні одного споживача на одному з виходів, щоб рівні напруги були номінальними на всіх виходах і не діяли захистом OVP.
Варистор ThermoFuse має три клемні дроти. Два підключені до активних ліній, а третій термінал може використовуватися для сигналізації стану. На сьогоднішній день серія T містить варистори дискового типу з діаметром 14 мм і 20 мм і розраховані на максимальну напругу від 130 до 1000 VRMS. Варистори ThermoFuse витримують пікові струми до 10000 А (8/20 мкс) і можуть поглинати до 410 Дж (2 мс). Основними додатками для ThermoFuse є: джерела живлення, інвертори в сонячних системах, освітлювальні програми, системи зв'язку та передачі даних, перехідне придушення напруги (TVSS), побутова техніка.
Захист від перенапруги та перенапруги виконується тим самим ланцюгом, який контролює вихідну напругу, щоб вона була в безпечних межах.
Наприклад, ці засоби захисту контролюють виходи + 12 В, + 5 В і + 3,3 В і відключають джерело живлення, якщо будь-який з цих виходів перевищує (OVP) або нижче (UVP) певне значення, яке називається "тригерною точкою". . Вони є основними засобами захисту, доступними майже у всіх джерелах живлення, включаючи дешеві моделі, оскільки всі інтегральні схеми (ШІМ-контролери) реалізують ці захисти та тому, що специфікації джерел ATX вимагають OVP.
Захист OPV може бути типу лома (навмисне переривання короткого замикання) або затискача (короткочасне обмеження на одному рівні). (1) Захист під назвою лом - це проста схема, яка забезпечує коротке замикання виходу джерела через послідовний тиристор із надшвидкою безпекою, якщо вихідна напруга перевищує певний рівень. Джерело не повертається до роботи після зникнення перенапруги, оскільки запобіжник не повертається автоматично. Варистори ThermoFuse працюють однаково: вони змушують горіти запобіжник, вставлений з виходом джерела. Якщо джерело напруги має часті і тривалі стрибки напруги, варистор диска обмежує їх, нагріває і може досягти температури плавлення запобіжника.
Типове застосування варисторів серії EPCOS ThermoFuse для захисту від перенапруги. Варистори ThermoFuse змушують запобіжник перегоріти. Якщо джерело напруги має часті і тривалі стрибки напруги, варистор диска обмежує їх, нагріває і може досягти температури плавлення запобіжника.
(2) Захист затискача заснований на компонентах, які обмежують напругу до заданого рівня протягом коротких періодичних періодів, поглинаючи великі пікові струми та розсіюючи велику потужність. Захист від перенапруги на вході виконується варісторами (MOV - Varistor Metal Oxide). Це простий метод утримувати напругу в неруйнівних межах, живити ланцюги на низьких рівнях напруги або захищати механічні контакти. Багатошарові варістори або так звані керамічні перехідники напруги (CTVS). CTVS - це резистори, що залежать від напруги, з характерною симетричною кривою V/I, опір якої зменшується зі збільшенням напруги.
Через їх застосування в якості пристроїв захисту від перенапруги їх часто називають TVS на основі кремнію (перехідні пригнічувачі напруги). Він з'єднується паралельно із захищеним електронним пристроєм або ланцюгом. CTVS утворює шунт з низьким опором, коли напруга піднімається вище порогового значення, характерного для типу CTVS, і таким чином запобігає подальшому збільшенню перехідного перенапруги.
Серія EPCOS B722 з варісторами (MOV) від TDK, схвалена для робочих температур 105 ° C (раніше 85 ° C). Варистори серії B722 пройшли повторну сертифікацію відповідно до UL 1449, четверте видання та IEC 61051. Підвищення допустимої робочої температури до 105 ° C також змінює кліматичну категорію з 40/85/56 до 40/105/56. Горючість епоксидного корпусу відповідає стандарту UL 94 V-0. Інші особливості: Широкий номінальний діапазон напруги від 11 VRMS до 1100 VRMS, Висока перевантаження по струму до 20 кА (8/20 мкс). Застосування: Блоки живлення та перетворювачі для промислових електронних додатків, Телекомунікаційні пристрої, Побутова техніка.
6. Захист, що обмежує напругу та струм, що поглинаються на пусковому вході (ICL - обмежувач пускового струму)
Він відноситься до вхідного джерела і виконується термісторами NTC. Цей захист є обов’язковим. Імпульсні джерела живлення поглинають дуже сильний струм (20… 60 А) від мережі змінного струму або від акумулятора на короткий час (десятки мс) під час запуску. Обмеження пускового струму важливо для захисту конденсаторів і випрямлячів від входу. Обмеження пускового струму досягається за допомогою NTC-термісторів та резисторів з низьким опором, нанизаних на вхід, тим самим уникаючи руйнування конденсаторів, індукторів у фільтрах та випрямлячів на вхідному каскаді джерела, які мають надзвичайно низький опір. При запуску термістор холодний і має відносно високий опір. Струм, що протікає через нього, нагріває його, а опір зменшується. Завдяки такій поведінці з’являється захист на вході, уникаючи втручання запобіжників.
Термістор EPCOS ICL-NTC, терморезистор EPCOS PTC та варістор EPCOS серії ETCV. Ці компоненти надійно захищають входи джерела живлення від випадкового запуску перенапруг та перенапруг.
Термістори EPCOS NTC або PTC пропонують економічно ефективні та високонадійні рішення таких проблем. Термістори NTC використовуються як обмежувачі пускового струму (ICL), особливо для джерел живлення у вихідному класі до 100 Вт. Через великі коливання температури терморезистора NTC при обмеженні поглинаючого струму потрібен час охолодження 30 ... 120 секунд, протягом якого він повертається до номінального опору. Тому рекомендується перезапустити живлення відразу після відключення. Завдання обмеження введення можна виконати, наприклад з EPCOS серії B57153S *. Захист від перенапруги здійснюється різними варісторами. Серія EPCOS B7221 * охоплює всі типові напруги живлення.
Ecas Electro (www.ecas.ro) є уповноваженим дистриб'ютором продукції TDK EPCOS:
Алюмінієві конденсатори, плівкові конденсатори, конденсатори потужності, ферити, фільтри, високовольтні абсорбуючі фільтри, індуктори, керамічні пригнічувачі для перехідних напруг, термістори NTC, термістори PTC, трансформатори, варістори.
Костянтин Саву
Генеральний директор
Ecas Electro