Ulinzi wa voltage kupita kiasi kwa Ugavi wa Nishati

Ulinzi wa usambazaji wa umeme juu ya voltage ni muhimu sana - hitilafu zingine za PSU zinaweza kuharibu voltages kubwa kwenye kifaa. Ulinzi wa voltage kupita kiasi huzuia hili kutokea kwa vidhibiti laini na vifaa vya nguvu vya modi ya kubadili.

Ingawa vifaa vya kisasa vya nguvu sasa vinategemewa sana, kila wakati kuna nafasi ndogo lakini ya kweli kwamba wanaweza kushindwa.

Wanaweza kushindwa kwa njia nyingi na uwezekano mmoja hasa unaotia wasiwasi ni kwamba kipengele cha kupitisha mfululizo, yaani transistor kuu ya kupita au FET kinaweza kushindwa kwa njia ambayo huenda mzunguko mfupi. Hili likitokea voltage kubwa sana ambayo mara nyingi hujulikana kama over-voltage inaweza kutokea kwenye saketi ambayo inaendeshwa na kusababisha uharibifu mkubwa kwa kifaa kizima.

Kwa kuongeza mzunguko mdogo wa ulinzi wa ziada kwa namna ya ulinzi wa over-voltage, inawezekana kulinda dhidi ya uwezekano huu usiowezekana lakini wa janga.

Vifaa vingi vya umeme vilivyoundwa kwa ajili ya uendeshaji wa kuaminika sana wa vifaa vya thamani ya juu vitajumuisha aina fulani ya ulinzi wa over-voltage ili kuhakikisha kwamba hitilafu yoyote ya usambazaji wa nishati haisababishi uharibifu wa vifaa vinavyoendeshwa. Hii inatumika kwa vifaa vya umeme vya mstari na pia kubadili vifaa vya nguvu vya modi.

Baadhi ya vifaa vya umeme vinaweza visijumuishe ulinzi wa voltage kupita kiasi na hivi havipaswi kutumika kwa kuwezesha vifaa vya gharama kubwa - inawezekana kufanya muundo mdogo wa saketi ya kielektroniki na kutengeneza saketi ndogo ya ulinzi inayozidi voltage na kuiongeza kama kitu cha ziada.

Misingi ya ulinzi wa over-voltage

Kuna njia nyingi ambazo ugavi wa umeme unaweza kushindwa. Hata hivyo ili kuelewa zaidi juu ya ulinzi wa juu-voltage na masuala ya mzunguko ni rahisi kuchukua mfano rahisi wa kidhibiti linear voltage kwa kutumia rahisi sana Zener diode na mfululizo kupita transistor.

Kidhibiti cha msingi cha mfululizo kwa kutumia diode ya zener na mfuasi wa emitter

Ingawa vifaa ngumu zaidi hutoa utendakazi bora, pia hutegemea transistor mfululizo kupitisha mkondo wa pato. Tofauti kuu ni njia ambayo voltage ya mdhibiti hutumiwa kwenye msingi wa transistor.

Kwa kawaida voltage ya pembejeo ni kwamba volti kadhaa hupunguzwa kwenye kipengele cha udhibiti wa voltage ya mfululizo. Hii huwezesha transistor ya kupita mfululizo kudhibiti voltage ya pato vya kutosha. Mara nyingi voltage iliyoshuka kwenye transistor ya kupita mfululizo ni ya juu - kwa usambazaji wa volts 12, pembejeo inaweza kuwa volts 18 ya hata zaidi ili kutoa udhibiti unaohitajika na kukataliwa kwa ripple, nk.

Hii ina maana kwamba kunaweza kuwa na kiwango kikubwa cha joto kilichotolewa katika kipengele cha mdhibiti wa voltage na kuunganishwa na spikes yoyote ya muda mfupi ambayo inaweza kuonekana kwenye pembejeo, hii ina maana daima kuna uwezekano wa kushindwa.

Kifaa cha kupitisha mfululizo wa transistor kawaida hushindwa katika hali ya mzunguko wazi, lakini chini ya hali fulani, transistor inaweza kuendeleza mzunguko mfupi kati ya mtoza na emitter. Ikiwa hii itatokea, basi voltage kamili ya pembejeo isiyo na udhibiti itaonekana katika pato la mdhibiti wa voltage.

Ikiwa voltage kamili ilionekana kwenye pato, basi inaweza kuharibu IC nyingi ambazo ziko kwenye mzunguko unaotolewa. Katika kesi hii mzunguko unaweza kuwa zaidi ya ukarabati wa kiuchumi.

Njia ambayo wasimamizi wa kubadili hufanya kazi ni tofauti sana, lakini kuna hali ambayo pato kamili inaweza kuonekana kwenye pato la usambazaji wa nguvu.

Kwa vifaa vya umeme vilivyodhibitiwa kwa mstari na vifaa vya nguvu vya modi ya kubadili, aina fulani ya ulinzi wa voltage inayozidi voltage inapendekezwa kila wakati.

Aina za ulinzi wa over-voltage

Kama ilivyo kwa mbinu nyingi za kielektroniki kuna njia kadhaa za kutekeleza uwezo fulani. Hii ni kweli kwa ulinzi wa over-voltage.

Kuna mbinu kadhaa ambazo zinaweza kutumika, kila moja ina sifa zake. Utendaji, gharama, utata na namna ya utendakazi vyote vinahitaji kupimwa wakati wa kubainisha ni njia gani ya kutumia wakati wa hatua ya kubuni saketi ya kielektroniki.

• Upau wa Msaragambo wa SCR: Kama jina linavyodokeza kwamba saketi ya upau wa sarakasi huweka saketi fupi kwenye pato la usambazaji wa nishati ikiwa hali ya kuongezeka kwa voltage itapatikana. Kwa kawaida thyristors, yaani SCRs hutumiwa kwa hili kwani zinaweza kubadili mikondo mikubwa na kubaki hadi malipo yoyote yatawanyike. Thyristor inaweza kuunganishwa nyuma kwa fuse ambayo inavuma na kutenganisha kidhibiti kutoka kwa kuweka voltage yoyote juu yake.

  Mzunguko wa ulinzi wa overvoltage ya thyristor crowbar

  Katika mzunguko huu, diode ya Zener imechaguliwa ili voltage yake iko juu ya voltage ya kawaida ya uendeshaji wa pato, lakini chini ya voltage ambapo uharibifu ungetokea. Katika uendeshaji huu, hakuna sasa inapita kupitia diode ya Zener kwa sababu voltage yake ya kuvunjika haijafikiwa na hakuna sasa inapita kwenye lango la thyristor na inabakia mbali. Ugavi wa umeme utafanya kazi kwa kawaida.

  Ikiwa mfululizo wa kupita transistor katika ugavi wa umeme unashindwa, voltage itaanza kuongezeka - kuunganishwa katika kitengo kutahakikisha kuwa haifufui mara moja. Inapoinuka, itainuka juu ya mahali ambapo diode ya Zener inaanza kufanya na sasa itapita kwenye lango la thyristor na kusababisha kuchochea.

  Wakati thyristor inapoanzisha, itafupisha pato la usambazaji wa umeme chini, kuzuia uharibifu wa mzunguko unaouwezesha. Mzunguko huu mfupi unaweza pia kutumika kupiga fuse au kipengele kingine, kuchukua nguvu kutoka kwa mdhibiti wa voltage na kutenganisha kitengo kutoka kwa uharibifu zaidi.

  Mara nyingi baadhi ya kuunganishwa kwa namna ya capacitor ndogo huwekwa kutoka kwa lango la thyristor hadi chini ili kuzuia transients kali au RF kutoka kwa kitengo kuwa nguvu kutoka kwenye unganisho la lango na kusababisha kichocheo cha uwongo. Walakini hii haipaswi kufanywa kuwa kubwa sana kwani inaweza kupunguza urushaji wa saketi katika hali halisi ya kutofaulu na ulinzi unaweza kuwa mahali polepole sana.

  Kumbuka juu ya Ulinzi wa Overvoltage ya Thyristor Crowbar:

  Thyristor au SCR, Silicon Controlled Rectifier inaweza kutumika kutoa ulinzi wa overvoltage katika mzunguko wa usambazaji wa nishati. Kwa kugundua volteji ya juu, saketi inaweza kuwasha thyristor ili kuweka saketi fupi au upau wa mtaro kwenye reli ya volteji ili kuhakikisha haipandi hadi volteji ya juu.

  Soma zaidi kuhusu Thyristor Crowbar Overvoltage Ulinzi Circuit.

• Ufungaji wa voltage: Njia nyingine rahisi sana ya ulinzi wa voltage kupita kiasi hutumia mkabala unaoitwa upunguzaji wa voltage. Kwa fomu yake rahisi inaweza kutolewa kwa kutumia diode ya Zener iliyowekwa kwenye pato la usambazaji wa umeme uliodhibitiwa. Kwa voltage ya diode ya Zener iliyochaguliwa kuwa kidogo juu ya voltage ya juu ya reli, chini ya hali ya kawaida haitafanya. Ikiwa voltage inaongezeka sana, basi itaanza kufanya, ikipiga voltage kwa thamani kidogo juu ya voltage ya reli.

  Ikiwa uwezo wa juu zaidi wa sasa unahitajika kwa usambazaji wa umeme uliodhibitiwa basi diode ya Zener yenye bafa ya transistor inaweza kutumika. Hii itaongeza uwezo wa sasa juu ya mzunguko rahisi wa diode ya Zener, kwa sababu sawa na faida ya sasa ya transistor. Kama kipenyo cha umeme kinahitajika kwa saketi hii, viwango vinavyowezekana vya faida vitakuwa vya chini - ikiwezekana 20 - 50.

  Zener diode juu-voltage clamp
  (a) - diode rahisi ya Zener, (b) - sasa ya juu na bafa ya transistor

• Uzuiaji wa voltage: Wakati ulinzi wa voltage kupita kiasi unahitajika kwa ugavi wa nguvu wa modi ya kubadili, SMPS mbinu za kubana na upau wa mtaro hazitumiwi sana kwa sababu ya mahitaji ya kutoweka kwa nishati na ukubwa unaowezekana na gharama ya vijenzi.

  Kwa bahati nzuri vidhibiti vingi vya hali ya kubadili hushindwa katika hali ya chini ya voltage. Hata hivyo mara nyingi ni busara kuweka uwezo wa kupunguza voltage katika hali ya over-voltage.
  
  Mara nyingi hii inaweza kupatikana kwa kuhisi hali ya juu-voltage na kuzima kibadilishaji. Hii inatumika hasa kwa vibadilishaji fedha vya DC-DC. Wakati wa kutekeleza hili, ni muhimu kuingiza kitanzi cha hisia kilicho nje ya mdhibiti mkuu wa IC - wasimamizi wengi wa mode ya kubadili na waongofu wa DC-DC hutumia chip kufikia wengi wa mzunguko. Ni muhimu sana kutumia kitanzi cha hisi ya nje kwa sababu ikiwa chipu ya kidhibiti cha modi ya swichi imeharibiwa na kusababisha hali ya kuongezeka kwa voltage, utaratibu wa hisia unaweza pia kuharibika.

  Ni wazi kwamba aina hii ya ulinzi wa over-voltage inahitaji saketi ambazo ni mahususi kwa saketi fulani na modi ya kubadili chips za usambazaji wa nguvu zinazotumiwa.

Mbinu zote tatu zinatumika na zinaweza kutoa ulinzi madhubuti wa usambazaji wa nguvu juu ya voltage. Kila moja ina faida na hasara zake na uchaguzi wa mbinu unahitaji kufanywa kulingana na hali fulani.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe