Limite de funcționare a puterii Cum se alege sursa de alimentare potrivită
Nu toate sursele de alimentare reacționează la supratensiuni și subtensiuni și curenți în același mod. Merită să cunoașteți diferențele dintre diferite abordări ale protecției.
Ron Stull | CUI Inc.
Sursele de alimentare pot experimenta condiții de funcționare în afara limitelor normale specificate, cum ar fi sub sau supratensiune de intrare, sau variații ale sarcinii și temperaturii ambiante. Aceste condiții pot provoca răspunsuri precum opriri, degradarea performanței sau defecțiuni ale componentelor. Pentru a minimiza astfel de dificultăți, proiectanții de produse trebuie să știe cum va funcționa livrarea lor în afara limitelor specificate.
La intrarea sursei de alimentare, fluctuațiile de tensiune pe linia de alimentare alternativă pot suprasolicita protecția obligatorie și filtrarea componentelor, cum ar fi condensatorii X, condensatorii Y și varistoarele de oxid de metal (MOV). Toate acestea au moduri de avarie cunoscute atunci când sunt expuse la tensiuni peste valoarea maximă nominală. Condensatoarele X, de exemplu, sunt proiectate să funcționeze scurt și vor deschide de obicei siguranța, oprind sursa de alimentare. Condensatoarele Y, pe de altă parte, sunt proiectate să nu poată fi deschise. Această defecțiune poate trece neobservată de ceva timp, deși condensatorul nu va mai filtra efectiv zgomotul în modul comun.
Efectele supra-tensiunii asupra siguranței pot depinde de tensiunea nominală a siguranței sau de tensiunea de rezistență a acesteia. Dacă tensiunea peste siguranță depășește această valoare nominală, arcuirea poate împiedica siguranța să protejeze circuitul conform intenției. Această condiție crește riscul de incendiu și poate provoca probleme la intrare sau în circuitele din aval.
Supratensiunile pot interacționa, de asemenea, cu elemente parazite din circuitele de alimentare, putând crește tensiunea legată de tensiune pe semiconductorii de putere. Într-un convertor flyback, tensiunea de vârf de pe întrerupătorul de alimentare este determinată de o combinație a tensiunii de intrare și a tensiunii de ieșire, precum și a raportului de transformare a transformatorului și a inductanței de scurgere. Această tensiune de vârf poate fi dificil de calculat și de obicei trebuie măsurată direct.
În schimb, subtensiunea provoacă curenți mai mari în componente precum siguranța, redresorul și întrerupătoarele de alimentare. Rezultatul poate fi o încălzire internă suplimentară care poate duce la eșec rapid sau fiabilitate redusă. Curentul mare poate introduce, de asemenea, o pierdere a inductanței sau o saturație a componentelor magnetice, cum ar fi bobina PFC (corecția factorului de putere). În unele topologii, astfel de condiții pot provoca curenți de vârf potențial dăunători la întrerupătoarele de alimentare, o creștere a frecvenței lor de funcționare, o pierdere a eficienței energetice sau sursa de alimentare se poate opri.
În alte topologii, tensiunea de intrare scăzută poate afecta frecvența de funcționare sau ciclul de funcționare și poate provoca o defecțiune a alimentării. În convertoarele rezonante LLC, o variație a frecvenței de funcționare reglează tensiunea de ieșire. Dacă tensiunea de intrare scade, frecvența încetinește pentru a crește câștigul de intrare-ieșire și pentru a menține tensiunea de ieșire stabilă. Cu toate acestea, există o frecvență minimă sub care reducerea suplimentară scade câștigul și astfel poate provoca defecțiuni sau defectarea sursei de alimentare.
Supratensiunea poate afecta și circuitele PFC. Un convertor PFC-boost va înceta să regleze dacă tensiunea de intrare crește peste ieșire.
Desigur, există mai multe modalități de a proteja sursa de alimentare împotriva variațiilor excesive de tensiune de intrare. Sursele de alimentare de înaltă putere au adesea o protecție de decolorare pentru a iniția oprirea dacă tensiunea de intrare scade sub un prag specificat. Alte mecanisme de protecție permit alimentării cu energie să continue să funcționeze, deși performanța poate avea de suferit. Un convertor LLC, de exemplu, poate fixa frecvența de funcționare la un prag minim pentru a preveni funcționarea defectuoasă. În timp ce acest lucru ajută la protejarea sursei de alimentare împotriva defecțiunilor, aceasta va provoca o pierdere a reglării la ieșire.