DC kapcsolós szabályozott tápegység védelmi technológiája
Az áramkapcsoló szabályozóban használt nagy teljesítményű kapcsolóberendezések drágábbak, a vezérlőáramkör bonyolultabb. Ezen túlmenően, a kapcsolási szabályozó terhelése általában egy elektronikus rendszer, amely nagyszámú, erősen integrált eszközzel van felszerelve. A tranzisztorok és az integrált eszközök gyenge ellenállással rendelkeznek az elektromos és hősokkokkal szemben.
Ezért a kapcsolási szabályozó védelmének figyelembe kell vennie magának a szabályozónak és a terhelésnek a biztonságát. Sokféle védelmi áramkör létezik, itt van a polaritásvédelem, a programvédelem, a túláramvédelem, a túlfeszültség elleni védelem, az alacsony feszültség elleni védelem és a túlmelegedés elleni védelem és egyéb áramkörök. Általában több védelmi módszert választanak ki, amelyek kombinálásával egy teljes védelmi rendszert alkotnak.
Kapcsoló tápegység védelmi áramkör
Az egyenáramú kapcsolószabályozó bemenete általában szabályozatlan egyenáramú tápegység. Helytelen működés vagy véletlen csatlakoztatás miatt a kapcsoló polaritása megsérül, ami károsítja a kapcsolóüzemű tápegységet.
A polaritásvédelem célja, hogy a kapcsolószabályozó csak akkor működjön, ha a megfelelő polaritású, szabályozatlan egyenáramú áramforráshoz csatlakozik. A tápellátás polaritásvédelme egyirányú vezetőeszközök használatával érhető el. A legegyszerűbb polaritásvédő áramkör az ábrán látható. Mivel a D diódának a kapcsolószabályzó teljes bemeneti áramán kell átfolynia, ez az áramkör alkalmasabb kis teljesítményű kapcsolószabályozókhoz. Nagy teljesítmény esetén a programvédelemben a polaritásvédő áramkört használjuk linkként, amivel megspórolható a polaritásvédelemhez szükséges nagy teljesítményű dióda, és az energiafogyasztás is csökkenni fog.
Programvédelem
A kapcsolási vezérlésű tápegység áramköre bonyolultabb, alapvetően kis teljesítményű vezérlőrészre és nagy teljesítményű kapcsoló részre osztható. A kapcsolótranzisztorok nagy teljesítményűek. A kapcsolótranzisztorok biztonságának védelme érdekében a tápellátás be- és kikapcsolásakor először az alacsony teljesítményű vezérlőáramköröknek, például modulátoroknak és erősítőknek kell működniük. Ehhez biztosítani kell a helyes rendszerindítási eljárást.
A kapcsolószabályzó bemeneti vége általában egy kis induktivitású és nagy kapacitású bemeneti szűrővel van összekötve. A bekapcsolás pillanatában nagy túlfeszültség folyik át a szűrőkondenzátoron, és ez a túlfeszültség többszöröse lehet a normál bemeneti áramnak. Egy ilyen nagy túlfeszültség megolvaszthatja a hagyományos tápkapcsolók vagy relék érintkezőit, és kiolvadhat a bemeneti biztosíték. Ezenkívül a bekapcsolási áram károsíthatja a kondenzátorokat, lerövidítve élettartamukat és idő előtti meghibásodást okozhat. Emiatt indításkor áramkorlátozó ellenállást kell csatlakoztatni, és ezen az áramkorlátozó ellenálláson keresztül kell feltölteni a kondenzátort. Annak érdekében, hogy az áramkorlátozó ellenállás ne veszítsen túl sok energiát, és ne befolyásolja a kapcsolószabályzó normál működését, egy relé automatikusan rövidre zárja azt az indítási tranziens folyamat után, így az egyenáramú tápegység közvetlenül látja el a tápfeszültséget a kapcsolási szabályozót, ahogy a képen is látható. Ezt az áramkört a kapcsolószabályozó "lágyindítás" áramkörének nevezik.
3. Túláramvédelem
Váratlan helyzetek, például terhelési rövidzárlat, túlterhelés vagy vezérlőáramkör meghibásodása esetén a feszültségstabilizátorban lévő kapcsolótranzisztoron átfolyó áram túl nagy lesz, ami növeli a cső energiafogyasztását és hőt okoz. Ha nincs túláramvédelmi eszköz, akkor a nagy teljesítményű kapcsolótranzisztor megsérülhet. Ezért a kapcsolási szabályozókban általában túláramvédelmet alkalmaznak. A leggazdaságosabb és legegyszerűbb módja a biztosíték használata. A tranzisztor kis hőkapacitása miatt a közönséges biztosítékok általában nem tudnak védő szerepet játszani, és gyakran használják a gyors kioldó biztosítékokat. Ennek a módszernek az előnye a könnyű védelem, azonban a biztosíték specifikációját az adott kapcsolótranzisztor biztonságos munkaterületének követelményei szerint kell kiválasztani. Ennek a túláramvédelmi intézkedésnek a hátránya a gyakori biztosítékcsere kényelmetlensége.
A lineáris szabályozókban általánosan használt áramkorlátozó védelem és áramlezárás védelem alkalmazható a kapcsolási szabályozókban. Ennek a védelmi áramkörnek a kimenete azonban a kapcsolási szabályozó jellemzői szerint nem vezérelheti közvetlenül a kapcsolótranzisztort, de a túláramvédelem kimenetét impulzusparancsmá kell alakítani a modulátor vezérléséhez a kapcsolótranzisztor védelmére. A túláramvédelem megvalósításához általában szükség van az áramkörben sorba kötött mintavevő ellenállásra, ami befolyásolja a tápegység hatásfokát, ezért leginkább kis teljesítményű kapcsolószabályzókban alkalmazzák. A nagy teljesítményű, kapcsolós szabályozású tápegységben a teljesítményfelvételt figyelembe véve lehetőleg kerülni kell a mintavevő ellenállás elérését. Ezért a túláram elleni védelmet általában túl- és alacsony feszültségvédelemmé alakítják át.
4. Túlfeszültség védelem
A kapcsolószabályozók túlfeszültségvédelme magában foglalja a bemeneti túlfeszültség elleni védelmet és a kimeneti túlfeszültség elleni védelmet. Ha a kapcsolószabályzó által használt szabályozatlan egyenáramú tápegység, például akkumulátor és egyenirányító feszültsége túl magas, a kapcsolószabályzó nem tud megfelelően működni, sőt a belső eszközöket is károsíthatja. Ezért bemeneti túlfeszültség-védelmi áramkört kell használni.
5. Feszültségcsökkenés elleni védelem
Ha a kimeneti feszültség alacsonyabb, mint a megadott érték, az a bemeneti egyenáramú tápegységben, a kapcsolási szabályozó belsejében vagy a kimeneti terhelésben fellépő rendellenességet tükrözi. Ha a bemeneti egyenáramú tápfeszültség a megadott érték alá csökken, a kapcsolószabályzó kimeneti feszültsége csökken, a bemeneti áram pedig megnő, ami veszélyezteti mind a kapcsolótranzisztort, mind a bemeneti tápegységet. Ezért feszültségcsökkenési védelmet kell beállítani
6. Túlmelegedés elleni védelem
A kapcsolószabályozók nagy integráltsága, könnyű súlya és kis térfogata nagymértékben növeli az egységnyi térfogatra jutó teljesítménysűrűséget, és ennek megfelelően nő a tápegységen belüli komponensek munkakörnyezeti hőmérsékletére vonatkozó igénye is. Ellenkező esetben az áramkör teljesítménye romlik, és az alkatrészek idő előtt meghibásodnak. Ezért a nagy teljesítményű kapcsolószabályozókban túlmelegedés elleni védelmet kell beállítani.
