DC Anahtarlama Düzenlenmiş Güç Kaynağının Koruma Teknolojisi
Akım anahtarlama regülatöründe kullanılan yüksek güçlü anahtarlama cihazları daha pahalıdır ve kontrol devresi daha karmaşıktır. Ek olarak, anahtarlama regülatörünün yükü genellikle çok sayıda yüksek düzeyde entegre cihazla kurulan bir elektronik sistemdir. Transistörler ve entegre cihazlar, elektrik ve termal şoklara karşı zayıf dirence sahiptir.
Bu nedenle, anahtarlama regülatörünün korunması, regülatörün kendisinin ve yükün güvenliğini dikkate almalıdır. Birçok koruma devresi türü vardır, burada polarite koruması, program koruması, aşırı akım koruması, aşırı voltaj koruması, düşük voltaj koruması ve aşırı ısınma koruması ve diğer devreler bulunmaktadır. Tam bir koruma sistemi oluşturmak için genellikle birkaç koruma yöntemi bir araya getirilmek üzere seçilir.
Anahtarlamalı güç kaynağı koruma devresi
Bir DC anahtarlama regülatörünün girişi genellikle regüle edilmemiş bir DC güç kaynağıdır. Yanlış çalıştırma veya kazara bağlantı nedeniyle, anahtarın polaritesi hasar görür ve bu da anahtarlama güç kaynağına zarar verir.
Polarite korumasının amacı, anahtarlama regülatörünün yalnızca doğru polariteye sahip regüle edilmemiş bir DC güç kaynağına bağlandığında çalışmasını sağlamaktır. Güç kaynağı polarite koruması, tek yönlü iletim cihazları kullanılarak sağlanabilir. En basit polarite koruma devresi şekilde gösterilmiştir. Diyot D, anahtarlama regülatörünün toplam giriş akımı boyunca akması gerektiğinden, bu devre, düşük güçlü anahtarlama regülatörleri için daha uygundur. Yüksek güç durumunda, polarite koruma devresi, polarite koruması için gerekli olan yüksek güçlü diyotu koruyabilen program korumasında bir bağlantı olarak kullanılır ve güç tüketimi de azalır.
Program koruması
Anahtarlama ayarlı güç kaynağının devresi daha karmaşıktır ve temel olarak düşük güçlü kontrol parçasına ve yüksek güçlü anahtarlama parçasına bölünebilir. Anahtarlama transistörleri yüksek güçlüdür. Güç kaynağını açıp kapatırken anahtarlama transistörlerinin güvenliğini korumak için öncelikle modülatör ve amplifikatör gibi düşük güçlü kontrol devrelerinin çalışması gerekir. Bu amaçla, doğru önyükleme prosedürünün sağlanması gereklidir.
Anahtarlama regülatörünün giriş ucu genellikle küçük bir endüktansa ve büyük bir kapasitansa sahip bir giriş filtresi ile bağlanır. Güç açıkken, filtre kondansatöründen büyük bir dalgalanma akımı akacaktır ve bu dalgalanma akımı, normal giriş akımının birkaç katı olabilir. Böylesine büyük bir dalgalanma akımı, sıradan güç anahtarlarının veya rölelerinin kontaklarını eritebilir ve giriş sigortasını patlatabilir. Ayrıca, ani akım kapasitörlere zarar verebilir, ömürlerini kısaltabilir ve erken arızaya neden olabilir. Bu nedenle devreye almada bir akım sınırlayıcı direnç bağlanmalı ve kondansatör bu akım sınırlayıcı direnç üzerinden şarj edilmelidir. Akım sınırlayıcı direncin çok fazla güç tüketmesine ve anahtarlama regülatörünün normal çalışmasını etkilemesine neden olmamak için, başlatma geçici işleminden sonra otomatik olarak kısa devre yapmak için bir röle kullanılır, böylece DC güç kaynağı doğrudan güç sağlar. Resimde gösterildiği gibi anahtarlama regülatörü. Bu devre, bir anahtarlama regülatörünün "yumuşak başlatma" devresi olarak adlandırılır.
3. Aşırı akım koruması
Yükte kısa devre, aşırı yük veya kontrol devresi arızası gibi beklenmedik durumlar olduğunda, voltaj dengeleyicideki anahtarlama transistöründen geçen akım çok büyük olacak, bu da tüpün güç tüketimini artıracak ve ısınmaya neden olacaktır. Aşırı akım koruma cihazı yoksa, yüksek güçlü anahtarlama transistörü zarar görebilir. Bu nedenle, anahtarlama regülatörlerinde aşırı akım koruması yaygın olarak kullanılır. En ekonomik ve kolay yol sigorta kullanmaktır. Transistörün küçük ısı kapasitesi nedeniyle, sıradan sigortalar genellikle koruyucu bir rol oynayamaz ve hızlı atan sigortalar yaygın olarak kullanılır. Bu yöntemin kolay koruma avantajı vardır, ancak sigortanın spesifikasyonu, belirli anahtar transistörünün güvenli çalışma alanının gereksinimlerine göre seçilmelidir. Bu aşırı akım koruma önleminin dezavantajı, sık sık sigorta değiştirmenin zorluğudur.
Lineer regülatörlerde yaygın olarak kullanılan akım sınırlayıcı koruma ve akım kesme koruması anahtarlamalı regülatörlerde uygulanabilmektedir. Bununla birlikte, anahtarlama regülatörünün özelliklerine göre, bu koruma devresinin çıkışı, anahtarlama transistörünü doğrudan kontrol edemez, ancak aşırı akım korumanın çıkışı, anahtarlama transistörünü korumak için modülatörü kontrol etmek için bir darbe komutuna dönüştürülmelidir. Aşırı akım korumasını gerçekleştirmek için, genellikle devrede seri bağlı bir örnekleme direnci kullanmak gerekir, bu da güç kaynağının verimliliğini etkiler, bu nedenle çoğunlukla düşük güçlü anahtarlama regülatörlerinde kullanılır. Yüksek güçlü anahtarlama ayarlı güç kaynağında, güç tüketimi göz önüne alındığında, örnekleme direncinin erişiminden mümkün olduğunca kaçınılmalıdır. Bu nedenle, aşırı akım koruması genellikle aşırı ve düşük voltaj korumasına dönüştürülür.
4. Aşırı gerilim koruması
Anahtarlama regülatörlerinin aşırı gerilim koruması, giriş aşırı gerilim korumasını ve çıkış aşırı gerilim korumasını içerir. Anahtarlama regülatörü tarafından kullanılan pil ve doğrultucu gibi düzensiz DC güç kaynağının voltajı çok yüksekse, anahtarlama regülatörü normal çalışamaz ve hatta dahili cihazlara zarar verir. Bu nedenle, bir giriş aşırı gerilim koruma devresi kullanmak gereklidir.
5. Düşük voltaj koruması
Çıkış voltajı belirtilen değerden düşük olduğunda, giriş DC güç kaynağında, anahtarlama regülatörünün içinde veya çıkış yükünde bir anormalliği yansıtır. Giriş DC güç kaynağı voltajı belirtilen değerin altına düştüğünde, anahtarlama regülatörünün çıkış voltajı düşecek ve giriş akımı artacak, bu da hem anahtarlama transistörünü hem de giriş güç kaynağını tehlikeye atacaktır. Bu nedenle, düşük voltaj koruması ayarlamak gereklidir
6. Aşırı ısınma koruması
Yüksek entegrasyon, hafiflik ve küçük hacimli anahtarlama regülatörleri, birim hacim başına güç yoğunluğunu büyük ölçüde artırır ve güç kaynağı cihazının içindeki bileşenlerin çalışma ortamı sıcaklıkları için gereksinimleri de buna bağlı olarak artar. Aksi takdirde devre performansı bozulur ve bileşenler zamanından önce arızalanır. Bu nedenle, yüksek güçlü anahtarlama regülatörlerinde aşırı ısınma koruması ayarlanmalıdır.
