Заштита во напојувањето едноставни, но ефективни компоненти; Електроника-Денес
Уредите базирани на електрична енергија мора да имаат заштита. Некои од заштитите во напојувањето се задолжителни, а други се опционални, да се обезбедуваат на влезот на изворот, внатре и на излезот од изворот за да не влијаат на оптоварувањето поврзано со изворот. Секој извор треба да има јасно наведено во придружната документација какви видови заштита има и како работи (ако перформансите се ограничени, ако изворот се исклучи, како се враќа во нормала откако ќе престане состојбата на активирање на заштитата (автоматски или рачно).: (1) Заштита од краток спој, (2) Заштита од прекумерна струја или преоптоварување, (3) Заштита од прекумерна струја, (4) Заштита од прекумерна температура, (5) Заштита од прекумерен напон и напон, (6) Заштита од ограничување на напон и Изворите на енергија што се сметаат за квалитетни извори имаат што повеќе видови на заштита, што се рефлектира во нивната цена. Од друга страна, уредите што претставуваат товари за изворите мора да бидат заштитени од пренапони, прегревање и ВОЗНЕМИРУВАЕ.
TDK EPCOS има решенија за вклучување на електроника за напојување (SMPS), од EMC филтрите на влезните линии, до излезните кондензатори на филтрите и индукторите. Опсегот на производи што ги нуди EPCOS за апликации во прекинувачки напојувања вклучува филтри со заеднички режим, феритни филтри, феритни јадра во форми E, I, U и прстени, кондензатори на филтри, термистори, варистори, температурни сензори, громобранска заштита, DC Link филм и алуминиумски кондензатори, трансформатори за напојување и употреба во уреди за домаќинство.
Во дизајнот на прекинувачко напојување, се додаваат пасивни компоненти по изборот на интегрирани кола за контрола и регулација на напон/струја, но изборот на пасивни компоненти, кои ги придружуваат овие кола, ќе има огромен ефект врз вкупните перформанси. Физичката големина, генерираната топлина, излезната моќност, ефикасноста и цената исто така се засноваат на внимателен избор на надворешни пасивни компоненти.
Области од интерес за кои TDK EPCOS има безбедни и сигурни решенија и компоненти
1. Заштита од краток спој (SCP)
Тоа се однесува на излезот на изворот или во внатрешноста на изворот и се врши со електронска контрола.
Оваа заштита е задолжителна. Без оваа заштита, напојувањето може да се уништи, па дури и да предизвика пожар. Заштитата од краток спој е наједноставната форма на заштита што се обезбедува во секое напојување. Се изведува од активно електронско коло или компонента што дејствува што е можно поскоро за да се ограничи струјата, сè додека побавниот осигурувач, калибриран до максимална струја, не може ефикасно да ја прекине струјата. За напојувања, заштитете ја излезната фаза од изворот од случајни кратки кола помеѓу излезните терминали или краток спој на товарот. Заштита од краток спој (SCP) и заштита од прекумерна струја (OCP) често се користат наизменично, но има разлика. Краток спој е вид на прекумерна струја, затоа заштитата од краток спој е дел од заштитата од прекумерна струја.
Во моторни апликации (индуктивно оптоварување) потребни се неколку видови на заштита на енергетските транзистори на излезот од напојувањето, моторот или кој било дел од контролниот систем. Тековната заштита е неопходна. Ова спречува не само можно оштетување на енергетските транзистори, туку и демагнетизација на моторот во случај на дефект или контролирана нестабилност. Краток спој може да се појави на еден извор: помеѓу напојните линии (+) и (-) преку влезното коло, меѓу напојните линии (+) и (-) преку излезното коло, помеѓу линијата (+) и GND. Пренапонската струја е нормално потребна за краток временски период кога започнува со индуктивно оптоварување (мотор, реле намотка, трансформатор), капацитивно оптоварување (кондензатор испуштен од влезот на напојување), отпорен оптоварување (ладниот отпор има помала вредност отколку што се загрева, на пр., влакно на сијалицата, отпорници за греење на печката). За некои извори е специфицирано дека тие можат да произведуваат струја неколку пати поголема, само за ограничено време.
Батериите немаат заштита. Тие ја ограничуваат струјата преку нивниот внатрешен отпор. Acртвувај се на алкална батерија ААА. Кога првпат сте во краток спој на батеријата, ќе се појави струја од околу 3,5А, што е доста импресивно. Потоа, во рок од 60 секунди, струјата паѓа на околу 2,5А.
Батеријата станува прилично жешка и сметаме дека не може да запали ништо и нема да експлодира. Генерираната моќност беше околу 5W, па затоа не е голема, иако моќта е концентрирана на прилично мала област. Бидете внимателни да не го правите ова со поголема батерија. Поголемите батерии имаат мал внатрешен отпор и ќе произведат поголема струја од ААА батеријата. Поголема батерија може да се загрее до точката каде што станува опасно. Бидете многу внимателни со овој тест со батерии кои имаат многу мал внатрешен отпор, како што се оловни киселини или никел-кадмиумски батерии.!
Термисторите EPCOS PTC се исто така индицирани за ограничување на зголемувањето на температурата до границата. Тие се нудат во SMD капсули 0805, 0603 и 0402 за оваа намена. Типовите од серијата B59721A * во капсула 0805 имаат температури на одговор од 70 до 130 ° C во чекори од 10 K. Нивниот номинален отпор е 680 Ω. Температурите во серијата B59641A * (0603) и B59421A * (0402) се движат помеѓу 75 и 145 ° C или 75 и 135 ° C, соодветно, во чекори од 10 K. Номиналната отпорност на овие компоненти е 470 Ω. Максималниот дозволен работен напон е 32Vdc за сите видови.
PTC термисторите едноставно штитат од кратки кола. Во прилог на почетни струи, друга опасност е прекумерно голема струја или кратки кола во уредот. Обично, ризиците доаѓаат од неисправни кондензатори или енергетски полупроводници. Овие причини за опасност се елиминираат со EPCOS PTC термистори поврзани во серија. PTC имаат позитивна карактеристика на температурата, односно имаат мала отпорност на температурата на околината. Прекумерните струи постепено ги загреваат PTC кои преминуваат во многу отпорна состојба и со тоа ја ограничуваат струјата. Овие керамички компоненти се практично само-ресетирани осигурувачи: штом струјата се намали, тие се ладат и ќе се вратат во нивната спроводлива состојба со низок отпор.
Кондензатори EPCOS X1 и X2 од сериите B32913 * и шок-калеми EPCOS со заеднички режим на компензација на струјата од серијата B82727 * за филтрирање на влез и заштита од нарушувања на линиите за напојување.
2. Заштита од прекумерна моќност/над оптоварување (OPP/OLP)
Тоа се однесува на излезот на изворот и се врши со електронска контрола. Заштита од побарувачка на енергија (OPP) и Заштита од оптоварување (PLO) се две различни имиња кои се однесуваат на иста работа. Ова е опционална заштита што го исклучува напојувањето ако е потребна премногу моќност на излезот, над максималното ниво на капацитет на изворот, што би довело до уништување на прекумерното загревање.
Во случај на напојувања од пониско ниво, засновано на топологијата на полумостот, оваа заштита ја обезбедува интегрираното коло на контролорот PWM - доколку е обезбедено.
За напојувања со активно коло PFC, оваа заштита се спроведува на контролорот PFC. И во двата случаи, колото ја следи вкупната струја што ја црпи напојувањето од напојувањето. Ако струјата се издигне над конфигурираната вредност, заштитата се активира, запирајќи го напојувањето.
Серија варистори на серијата ThermoFuse ™ TDK EPCOS ETFV се состои од сериски диригиран варистор со термички споен осигурувач. Во случај на прегревање на варисторот, термичкиот осигурувач го активира и исклучува струјното коло. Ова ја зголемува сигурноста и ја штити опремата. И куќиштето и капакот на варистор се изработени од огноотпорен материјал.
4. Заштита од прекумерна температура (ОТП)
Тоа се однесува на целиот извор, па дури и на товарот и се врши со електронска контрола. Оваа заштита е опционална. Не сите извори ја имаат оваа заштита, која дејствува кога се надминува температурата во внатрешноста, со цел да се запре работата на изворот, бидејќи тој не може ефикасно да ја расфрла топлината.
Проверете ја тековната излезна карактеристика како функција на температурата на изворот за да обезбедите непрекинато напојување. Температурата се мери со едноставен сензор (NTC или PTC термистор) избран за активирање на заштитата од прагот. Изворот со заштита од прекумерна температура има два сензори за температура: (1) да ја надмине температурата во внатрешноста на изворот или на радијаторот на подот на излезот и (2) да ја контролира брзината на вклучениот вентилатор. Достапни се извори (полначи за батерии) кои имаат и надворешен сензор за температура со чувство на оптоварување (за ограничување на струјата на полнење доколку батеријата се прегрее).
5. Заштита од над и над напон (UVP и OVP - Заштита под и над напон)
Тоа се однесува на излезот на изворот и се врши со електронска контрола. Заштита од пренапон (UVP) е опционална, но заштитата од пренапон (OVP) е задолжителна во сите напојувања. Поднапон може да се појави кога товарот е одеднаш поврзан (на пр. Испразнет кондензатор). Функцијата NLO (работа без оптоварување) е неопходна заштита што овозможува напојување и правилно работење на изворот дури и ако на потрошувачите нема потрошувач.
Ова всушност не е „заштита“, туку е барање за дизајн, бидејќи изворите на префрлување во отсуство на оптоварување може да имаат напони на повисоки нивоа од номиналните. Друг случај е на извори со неколку излезни напони кои мора да имаат барем еден потрошувач на еден од излезите, така што нивото на напон е номинално на сите излези и не дејствува со заштита од OVP.
Варисторот ThermoFuse има три приклучни жици. Двајца се поврзани со активните линии, а третиот терминал може да се користи за сигнализирање на статусот. Серијата T моментално содржи варистори од типот на дискови со дијаметар од 14 mm и 20 mm и се дизајнирани за максимални напони помеѓу 130 и 1000 VRMS. Варисторите ThermoFuse можат да издржат тековни врвови до 10 000 A (8/20 μs) и можат да апсорбираат до 410 J (2 ms). Главни апликации за ThermoFuse се: напојување, инвертори во соларни системи, апликации за осветлување, системи за комуникација и податоци, потиснување на преодниот напон (TVSS), апарати за домаќинство.
Заштитата од поднапон и пренапон се изведува од истото коло кое го следи излезниот напон, така што е во безбедни граници.
На пример, овие заштити ги следат излезите + 12V, + 5V и + 3.3V и го исклучуваат напојувањето ако некој од овие излези е над (OVP) или под (UVP) одредена вредност, наречена „активирачка точка“. . Тие се основните заштити достапни во скоро сите извори на енергија, вклучително и ефтини модели, бидејќи сите интегрирани кола (PWM контролери) ги спроведуваат овие заштити и затоа што спецификациите на изворите на ATX бараат OVP.
Заштитата на OPV може да биде од типот на толпата (намерно прекинување на краток спој) или стегач (краткорочно ограничување на едно ниво). (1) Заштитата наречена толпа е едноставна шема со која се врти краток спој на излезот на изворот преку сериски тиристор со ултра-брза безбедност, доколку излезниот напон надминува одредено ниво. Изворот не се враќа во функција по исчезнувањето на пренапонот, бидејќи безбедноста не се враќа автоматски. Варисторите ThermoFuse работат на ист начин: тие присилно горат согорување на осигурувачот вметнат со излезот на изворот. Ако изворот на напон има чести и долготрајни пренапони, варисторот на дискот ги ограничува, ги загрева и достигнува до точката на топење на осигурувачот.
Типична апликација за EPCOS ThermoFuse T-Series варистори, заштита од пренапони. Варисторите ThermoFuse принудуваат да гори безбедносниот осигурувач. Ако изворот на напон има чести и долготрајни бранови на напон, варисторот на дискот ги ограничува, ги загрева и може да ја достигне точката на топење на осигурувачот.
(2) Заштитата на стегите се заснова на компоненти кои го ограничуваат напонот на однапред одредено ниво за кратки периоди што се повторуваат, апсорбираат големи врвови на струја и дисипираат голема моќност. Заштита од пренапон на влезот се прави со варистори (MOV - варистор на метален оксид). Тоа е едноставен метод за одржување на напонот во граници што не се уништуваат, за снабдување на кола на ниско ниво на напон или за заштита на механичките контакти. Повеќеслојни варистори или таканаречени керамички супресори за минлив напон (CTVS). CTVS се зависни од напон отпор со карактеристична симетрична крива V/I чиј отпор се намалува со зголемување на напонот.
Поради нивната примена како уреди за заштита од пренапон, тие честопати се нарекуваат ТВС-базирани на силикон (минливи напонски супресори). Се поврзува паралелно со електронскиот уред или колото за да биде заштитено. CTVS формира шант со низок отпор кога напонот се зголемува над прагната вредност специфична за типот CTVS и со тоа се спречува натамошно зголемување на преодниот напон.
Серија EPCOS B722 со варистори (MOV) од TDK одобрена за работни температури од 105 ° C (претходно 85 ° C). Серија варистори B722 е потврдена во согласност со UL 1449, 4-то издание и IEC 61051. Подигањето на дозволената работна температура до 105 ° C ја менува и климатската категорија од 40/85/56 на 40/105/56 Запаливоста на епоксидната обвивка е во согласност со UL 94 V-0. Други карактеристики: Широк номинален опсег на напон од 11 VRMS до 1100 VRMS, висок капацитет на струја од прекумерна струја до 20 kA (8/20 μs). Апликации: Напојувања и конвертори за индустриски електронски апликации, телекомуникациски уреди, апарати за домаќинство.
6. Заштита што ги ограничува напонот и струјата апсорбирани на почетниот влез (ICL - ограничувач на струја на влез)
Се однесува на влезот на изворот и е направен од термисторите на NTC. Оваа заштита е задолжителна. Преклопните напојувања апсорбираат многу голема струја (20… 60A) од електричната мрежа или од батеријата за кратко време (десетици msec) при стартување. Ограничувањето на почетната струја е важно за да се заштитат кондензаторите и исправувачите од влезот. Ограничувањето на почетната струја се постигнува со NTC термистори и отпорници со низок отпор нанижани на влезот, со што се избегнува уништување на кондензатори, филтри на индуктори и исправувачи во влезната фаза на изворот, кои имаат исклучително мала импеданса. При стартување термисторот е ладен и има релативно висока отпорност. Струјата што тече низ неа го загрева и отпорот се намалува. Поради ваквото однесување, се појавува заштитата на влезот, избегнувајќи интервенција на осигурувачите.
Термистор ICL-NTC EPCOS, термистор PTC EPCOS и варистор EPCOS серија ETFV. Овие компоненти безбедно ги штитат влезовите на напојувањето од случајни почетни напони и прекумерни напони.
Термисторите EPCOS NTC или PTC нудат економични и високо сигурни решенија за вакви проблеми. Термисторите NTC се користат како ограничувачи на почетна струја (ICL), особено за напојувања во излезна класа до 100W. Поради големите температурни варијации на термисторот NTC при ограничување на апсорбираната струја, потребно е време на ладење од 30… 120 секунди, при што тој се враќа на номиналниот отпор. Затоа, се препорачува напојувањето да се рестартира веднаш по исклучувањето. Задачата за ограничување на влезот може да се изврши на пр. со серија EPCOS B57153S *. Заштита од пренапон се прави со разни варистори. Серијата EPCOS B7221 * ги опфаќа сите типични напони на напојувањето.
Екас Електро (www.ecas.ro) е овластен дистрибутер на производите ТДК ЕПЦОС:
Алуминиумски кондензатори, филмски кондензатори, кондензатори на енергија, ферити, филтри, високонапонски апсорбирачки филтри, индуктори, керамички супресори за минливи напони, NTC термистори, PTC термистори, трансформатори, варистори.
Константин Саву
извршен директор
Екас Електро