Güç Kaynakları için Aşırı Gerilim Koruması

Güç kaynağı aşırı voltaj koruması gerçekten yararlıdır - bazı PSU arızaları, ekipmana zarar veren büyük voltajlara neden olabilir. Aşırı voltaj koruması, bunun hem lineer regülatörlerde hem de anahtarlamalı güç kaynaklarında olmasını engeller.

Modern güç kaynakları artık çok güvenilir olsa da, her zaman küçük ama gerçek bir arızalanma şansları vardır.

Birçok yönden arızalanabilirler ve özellikle endişe verici bir olasılık, seri geçiş elemanının, yani ana geçiş transistörünün veya FET'in kısa devre yapacak şekilde arızalanmasıdır. Bu meydana gelirse, güç verilen devrede genellikle aşırı voltaj olarak adlandırılan çok büyük bir voltaj görünebilir ve tüm ekipmanda feci hasara neden olabilir.

Aşırı voltaj koruması şeklinde biraz ekstra koruma devresi ekleyerek, bu olası ama felaket olasılığa karşı koruma sağlamak mümkündür.

Yüksek değerli ekipmanın çok güvenilir bir şekilde çalışması için tasarlanan çoğu güç kaynağı, herhangi bir güç kaynağı arızasının çalıştırılan ekipmana zarar vermemesini sağlamak için bir tür aşırı voltaj koruması içerecektir. Bu, hem doğrusal güç kaynakları hem de anahtarlamalı güç kaynakları için geçerlidir.

Bazı güç kaynakları aşırı voltaj koruması içermeyebilir ve bunlar pahalı ekipmanlara güç sağlamak için kullanılmamalıdır - biraz elektronik devre tasarımı yapmak ve küçük bir aşırı voltaj koruma devresi geliştirmek ve bunu ekstra bir öğe olarak eklemek mümkündür.

Aşırı voltaj koruma temelleri

Bir güç kaynağının arızalanmasının birçok yolu vardır. Bununla birlikte, aşırı voltaj korumasını ve devre sorunlarını biraz daha anlamak için, çok basit bir Zener diyotu ve bir seri geçiş transistörü kullanan bir lineer voltaj regülatörünün basit bir örneğini almak kolaydır.

Zener diyot ve emitör takipçisi kullanan temel seri regülatör

Daha karmaşık sarf malzemeleri daha iyi performans sağlasa da, çıkış akımını iletmek için bir seri transistöre de güvenirler. Ana fark, regülatör voltajının transistörün tabanına uygulanma şeklidir.

Tipik olarak giriş voltajı, seri voltaj regülatör elemanı boyunca birkaç volt düşecek şekildedir. Bu, seri geçiş transistörünün çıkış voltajını yeterince düzenlemesini sağlar. Genellikle seri geçiş transistörüne düşen voltaj nispeten yüksektir - 12 voltluk bir besleme için giriş, gerekli düzenlemeyi ve dalgalanma reddini vb. sağlamak için 18 volt daha da fazla olabilir.

Bu, voltaj regülatörü elemanında önemli düzeyde ısı yayılımı olabileceği ve girişte oluşabilecek herhangi bir geçici yükselme ile birleşebileceği anlamına gelir, bu her zaman bir arıza olasılığı olduğu anlamına gelir.

Transistör seri geçiş cihazı, bir açık devre durumunda daha çok başarısız olur, ancak bazı durumlarda transistör, kollektör ve emitör arasında bir kısa devre geliştirebilir. Bu meydana gelirse, voltaj regülatörünün çıkışında tam regüle edilmemiş giriş voltajı görünecektir.

Çıkışta tam voltaj belirirse, sağlanan devrede bulunan IC'lerin çoğuna zarar verebilir. Bu durumda devre ekonomik olarak onarılamayacak durumda olabilir.

Anahtarlama düzenleyicilerinin çalışma şekli çok farklıdır, ancak güç kaynağının çıkışında tam çıkışın görünebileceği durumlar vardır.

Hem lineer regüle güç kaynakları hem de anahtarlamalı güç kaynakları için bir tür aşırı voltaj koruması her zaman tavsiye edilir.

Aşırı gerilim koruma türleri

Birçok elektronik teknikte olduğu gibi, belirli bir yeteneği uygulamanın birkaç yolu vardır. Bu aşırı voltaj koruması için geçerlidir.

Her biri kendine has özelliklere sahip kullanılabilecek birkaç farklı teknik vardır. Elektronik devre tasarımı aşamasında hangi yöntemin kullanılacağına karar verilirken performans, maliyet, karmaşıklık ve çalışma şeklinin tümü tartılmalıdır.

• SCR Levye: Adından da anlaşılacağı gibi, levye devresi, aşırı voltaj durumu yaşanırsa güç kaynağının çıkışında kısa devre yapar. Tipik olarak tristörler, yani SCR'ler, büyük akımları değiştirebildikleri ve herhangi bir yük dağılana kadar açık kalabildikleri için bunun için kullanılır. Tristör, atan bir sigortaya geri bağlanabilir ve regülatörün üzerine daha fazla voltaj yerleştirilmesini engeller.

  Tristör levye aşırı gerilim koruma devresi

  Bu devrede Zener diyot, voltajı çıkışın normal çalışma voltajının üzerinde, ancak hasarın meydana geleceği voltajın altında olacak şekilde seçilir. Bu iletimde Zener diyottan kırılma gerilimine ulaşılmadığı için akım geçmez ve tristörün kapısına akım geçmez ve kapalı kalır. Güç kaynağı normal şekilde çalışacaktır.

  Güç kaynağındaki seri geçiş transistörü arızalanırsa, voltaj yükselmeye başlar - ünitedeki ayırma, anında yükselmemesini sağlar. Yükseldikçe, Zener diyotun iletmeye başladığı noktanın üzerine çıkacak ve akım tristörün kapısına akarak tetiklenmesine neden olacak.

  Tristör tetiklendiğinde, güç kaynağının çıkışını toprağa kısa devre yaparak güç verdiği devrenin zarar görmesini önler. Bu kısa devre ayrıca bir sigortayı veya başka bir elemanı atarak voltaj regülatörünün gücünü keserek ve üniteyi daha fazla hasardan izole etmek için kullanılabilir.

  Genellikle, keskin geçici akımların veya üniteden gelen RF'nin kapı bağlantısına geçmesini ve sahte bir tetikleyiciye neden olmasını önlemek için küçük bir kapasitör şeklinde bir miktar ayrıştırma yerleştirilir. Ancak bu, gerçek bir arıza durumunda devre ateşlemesini yavaşlatabileceğinden ve koruma çok yavaş uygulanabileceğinden çok büyük yapılmamalıdır.

  Tristör Levye Aşırı Gerilim Koruması Hakkında Not:

  Tristör veya SCR, Silikon Kontrollü Doğrultucu, bir güç kaynağı devresinde aşırı gerilim koruması sağlamak için kullanılabilir. Devre, yüksek voltajı algılayarak, voltajın yükselmesini önlemek için voltaj rayına bir kısa devre veya levye yerleştirmek için tristörü ateşleyebilir.

  Hakkında daha fazla bilgi Tristör Levye Aşırı Gerilim Koruma Devresi.

• Gerilim kenetleme: Aşırı gerilim korumanın çok basit bir başka biçimi, gerilim kıskaçlama adı verilen bir yaklaşımı kullanır. En basit haliyle, düzenlenmiş güç kaynağının çıkışına yerleştirilmiş bir Zener diyotu kullanılarak sağlanabilir. Maksimum ray voltajının biraz üzerinde olacak şekilde seçilen Zener diyot voltajı ile normal şartlar altında iletmeyecektir. Voltaj çok yükselirse, voltajı ray voltajının biraz üzerinde bir değerde sıkıştırarak iletmeye başlayacaktır.

  Düzenlenmiş güç kaynağı için daha yüksek bir akım kapasitesine ihtiyaç duyulursa, transistör tamponlu bir Zener diyot kullanılabilir. Bu, basit Zener diyot devresi üzerindeki akım kapasitesini, transistörün akım kazancına eşit bir faktörle artıracaktır. Bu devre için bir güç transistörü gerektiğinden, olası akım kazanç seviyeleri düşük olacaktır - muhtemelen 20 - 50.

  Zener diyot aşırı voltaj kelepçesi
  (a) - basit Zener diyotu, (b) - transistör tamponlu daha yüksek akım

• Voltaj sınırlama: Anahtarlamalı güç kaynakları için aşırı voltaj koruması gerektiğinde, güç kaybı gereksinimleri ve bileşenlerin olası boyutu ve maliyeti nedeniyle SMPS kıskaç ve levye teknikleri daha az kullanılır.

  Neyse ki, çoğu anahtar modu düzenleyicisi, düşük voltaj durumunda başarısız olur. Bununla birlikte, aşırı voltaj koşulları durumunda voltaj sınırlama yeteneklerini devreye sokmak genellikle ihtiyatlı olur.
  
  Çoğu zaman bu, aşırı voltaj durumunu algılayarak ve dönüştürücüyü kapatarak elde edilebilir. Bu, özellikle DC-DC dönüştürücüler için geçerlidir. Bunu uygularken, ana IC düzenleyicinin dışında olan bir algılama döngüsünü dahil etmek gerekir - birçok anahtar modu düzenleyicisi ve DC-DC dönüştürücü, devrenin çoğunu elde etmek için bir çip kullanır. Harici bir algılama döngüsü kullanmak çok önemlidir çünkü aşırı voltaj durumuna neden olan anahtarlama modu regülatör yongası hasar görürse algılama mekanizması da zarar görebilir.

  Açıkça görülüyor ki, bu aşırı voltaj koruması biçimi, kullanılan belirli devreye ve anahtarlamalı güç kaynağı yongalarına özgü devreler gerektirir.

Her üç teknik de kullanılır ve etkin güç kaynağı aşırı voltaj koruması sağlayabilir. Her birinin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve teknik seçimi verilen duruma bağlı olarak yapılmalıdır.

Mesaj bırakın 

İleti listesi