Межі роботи потужності Як правильно вибрати джерело живлення
Не всі блоки живлення реагують на перенапруги та низькі напруги та струми однаково. Варто знати компроміси різних підходів до захисту.
Рон Стулл | CUI Inc.
Блоки живлення можуть відчувати робочі умови, що виходять за межі нормально встановлених меж, такі як вхідне перенапруження або перенапруга, або зміни навантаження та температури навколишнього середовища. Ці умови можуть спричинити такі реакції, як відключення, погіршення продуктивності або збої компонентів. Щоб мінімізувати такі труднощі, дизайнери продукції повинні знати, як буде працювати їх постачання поза встановленими межами.
На вході джерела живлення коливання напруги на лінії змінного струму можуть надмірно напружувати обов’язкові компоненти захисту та фільтрації, такі як X-конденсатори, Y-конденсатори та варистори з оксиду металу (MOV). Всі вони мають відомі режими відмов при дії напруги, що перевищує номінальну. Наприклад, Х-конденсатори призначені для короткого виходу з ладу і зазвичай розмикають запобіжник, вимикаючи джерело живлення. Y-конденсатори, навпаки, призначені для відключення. Ця несправність може деякий час залишатися непоміченою, хоча конденсатор перестане ефективно фільтрувати загальнорежимний шум.
Вплив перенапруги на запобіжник може залежати від номіналу напруги запобіжника або його витримує напруги. Якщо напруга на запобіжнику перевищує цю номінальну, дуга може перешкодити запобіжнику захистити ланцюг, як передбачалося. Цей стан підвищує ризик пожежі та може спричинити проблеми на вході або в ланцюзі подачі.
Перенапруги можуть також взаємодіяти з паразитуючими елементами в схемі живлення, можливо, посилюючи напругу, пов'язану з напругою на напівпровідниках живлення. У зворотньому перетворювачі пікова напруга на вимикачі живлення визначається комбінацією вхідної напруги та вихідної напруги, а також коефіцієнтом обертів трансформатора та індуктивністю витоку. Цю пікову напругу може бути важко розрахувати, і, як правило, вона повинна вимірюватися безпосередньо.
І навпаки, низька напруга спричиняє більший струм у таких компонентах, як запобіжник, випрямляч та вимикачі живлення. Результатом може стати додаткове внутрішнє нагрівання, яке може призвести до швидкого виходу з ладу або низької надійності. Сильний струм може також спричинити втрату індуктивності або насичення магнітних компонентів, таких як дросель PFC (корекція коефіцієнта потужності). У деяких топологіях такі умови можуть призвести до потенційно пошкоджуючих пікових струмів у вимикачах живлення, підвищення їх робочої частоти, втрати енергоефективності або блокування живлення.
В інших топологіях низька вхідна напруга може впливати на робочу частоту або робочий цикл і спричинити несправність живлення. У резонансних перетворювачах LLC різна робоча частота регулює вихідну напругу. Якщо вхідна напруга падає, частота сповільнюється, щоб посилити коефіцієнт посилення вхідного/вихідного сигналу та підтримувати стабільну вихідну напругу. Однак існує мінімальна частота, нижче якої подальше зменшення зменшує коефіцієнт підсилення, і тому може призвести до несправності або відключення електроживлення.
Перенапруга також може вплинути на схему PFC. Підсилювач-перетворювач PFC перестане регулювати, якщо вхідна напруга підніметься вище вихідної.
Звичайно, існує кілька способів захистити блок живлення від надмірних коливань вхідної напруги. Джерела живлення високої потужності часто мають захист від вимкнення, щоб ініціювати відключення, якщо вхідна напруга опускається нижче заданого порогу. Інші захисні механізми дозволяють блоку живлення продовжувати працювати, хоча продуктивність може постраждати. Наприклад, перетворювач LLC може затискати робочу частоту на мінімальному порозі, щоб запобігти несправності. Хоча це допомагає захистити блок живлення від несправності, це призведе до втрати регулювання на виході.