Teknologi Perlindungan DC Switching Regulated Power Supply
Perangkat switching daya tinggi yang digunakan dalam regulator switching saat ini lebih mahal, dan sirkuit kontrolnya lebih rumit. Selain itu, beban pengatur switching umumnya merupakan sistem elektronik yang dipasang dengan sejumlah besar perangkat yang sangat terintegrasi. Transistor dan perangkat terintegrasi memiliki ketahanan yang buruk terhadap kejutan listrik dan termal.
Oleh karena itu, perlindungan regulator switching harus mempertimbangkan keamanan regulator itu sendiri dan bebannya. Ada banyak jenis rangkaian proteksi, berikut adalah proteksi polaritas, proteksi program, proteksi arus berlebih, proteksi tegangan berlebih, proteksi tegangan rendah dan proteksi panas berlebihdan rangkaian lainnya. Beberapa metode proteksi biasanya dipilih untuk digabungkan menjadi satu sistem proteksi yang lengkap.
Mengalihkan sirkuit perlindungan catu daya
Input ke regulator switching DC umumnya merupakan catu daya DC yang tidak diatur. Karena operasi yang salah atau koneksi yang tidak disengaja, polaritas sakelar akan rusak, yang akan merusak catu daya switching.
Tujuan perlindungan polaritas adalah untuk membuat regulator switching bekerja hanya ketika terhubung ke sumber daya DC yang tidak diatur dengan polaritas yang benar. Perlindungan polaritas catu daya dapat dicapai dengan menggunakan perangkat konduksi searah. Sirkuit perlindungan polaritas paling sederhana ditunjukkan pada gambar. Karena dioda D harus mengalir melalui arus input total dari regulator switching, rangkaian ini lebih cocok untuk regulator switching berdaya rendah. Dalam kasus daya tinggi, sirkuit proteksi polaritas digunakan sebagai tautan dalam proteksi program, yang dapat menghemat dioda daya tinggi yang diperlukan untuk proteksi polaritas, dan konsumsi daya juga akan berkurang.
Perlindungan program
Sirkuit catu daya yang diatur switching lebih kompleks, dan pada dasarnya dapat dibagi menjadi bagian kontrol daya rendah dan bagian switching daya tinggi. Switching transistor berdaya tinggi. Untuk melindungi keamanan switching transistor saat menghidupkan atau mematikan catu daya, sirkuit kontrol daya rendah seperti modulator dan amplifier harus bekerja terlebih dahulu. Untuk tujuan ini, perlu memastikan prosedur boot yang benar.
Ujung input regulator switching umumnya dihubungkan dengan filter input dengan induktansi kecil dan kapasitansi besar. Pada saat penyalaan, arus lonjakan besar akan mengalir melalui kapasitor filter, dan arus lonjakan ini bisa beberapa kali lipat dari arus input normal. Arus lonjakan yang begitu besar dapat melelehkan kontak sakelar atau relai daya biasa dan meledakkan sekering input. Selain itu, lonjakan arus dapat merusak kapasitor, memperpendek umurnya dan menyebabkan kegagalan prematur. Untuk alasan ini, resistor pembatas arus harus dihubungkan saat penyalaan, dan kapasitor harus diisi melalui resistor pembatas arus ini. Agar resistor pembatas arus tidak mengkonsumsi terlalu banyak daya dan mempengaruhi operasi normal regulator switching, relai digunakan untuk secara otomatis melakukan hubungan pendek setelah proses transien startup, sehingga catu daya DC langsung memasok daya ke regulator switching, seperti yang ditunjukkan gambar. Sirkuit ini disebut sirkuit "soft-start" dari regulator switching.
3. Lebih dari perlindungan saat ini
Ketika ada situasi yang tidak terduga seperti hubung singkat beban, kelebihan beban atau kegagalan rangkaian kontrol, arus yang mengalir melalui transistor switching pada penstabil tegangan akan terlalu besar, yang akan meningkatkan konsumsi daya tabung dan menyebabkan panas. Jika tidak ada perangkat proteksi arus berlebih, transistor switching daya tinggi mungkin rusak. Oleh karena itu, proteksi arus berlebih umumnya digunakan dalam switching regulator. Cara yang paling ekonomis dan mudah adalah dengan menggunakan sekering. Karena kapasitas panas transistor yang kecil, sekering biasa umumnya tidak dapat memainkan peran pelindung, dan sekering cepat biasanya digunakan. Metode ini memiliki keunggulan perlindungan yang mudah, namun spesifikasi sekering perlu dipilih sesuai dengan persyaratan area kerja yang aman dari transistor sakelar tertentu. Kerugian dari tindakan proteksi arus berlebih ini adalah ketidaknyamanan penggantian sekering yang sering.
Proteksi pembatas arus dan proteksi cut-off arus yang biasa digunakan pada regulator linier dapat diterapkan pada regulator switching. Namun, sesuai dengan karakteristik regulator pensaklaran, output dari rangkaian proteksi ini tidak dapat secara langsung mengontrol transistor pensaklaran, tetapi output dari proteksi arus berlebih harus diubah menjadi perintah pulsa untuk mengontrol modulator untuk melindungi transistor pensaklaran. Untuk mewujudkan perlindungan arus berlebih, umumnya perlu menggunakan resistor pengambilan sampel secara seri di sirkuit, yang akan mempengaruhi efisiensi catu daya, sehingga sebagian besar digunakan pada regulator switching daya rendah. Dalam catu daya yang diatur peralihan daya tinggi, dengan mempertimbangkan konsumsi daya, akses resistor pengambilan sampel harus dihindari sebanyak mungkin. Oleh karena itu, perlindungan arus berlebih biasanya diubah menjadi perlindungan kelebihan dan kekurangan tegangan.
4. Perlindungan tegangan lebih
Proteksi tegangan lebih dari regulator pensaklaran meliputi proteksi tegangan lebih masukan dan perlindungan tegangan lebih keluaran. Jika tegangan catu daya DC yang tidak diatur seperti baterai dan penyearah yang digunakan oleh regulator switching terlalu tinggi, regulator switching tidak dapat bekerja secara normal, bahkan merusak perangkat internal. Oleh karena itu, perlu menggunakan rangkaian proteksi tegangan lebih masukan.
5. Perlindungan di bawah tegangan
Ketika tegangan keluaran lebih rendah dari nilai yang ditentukan, ini mencerminkan ketidaknormalan pada catu daya DC masukan, di dalam pengatur pensakelaran, atau beban keluaran. Ketika tegangan catu daya DC input turun di bawah nilai yang ditentukan, tegangan output regulator switching akan turun dan arus input akan meningkat, yang akan membahayakan transistor switching dan catu daya input. Oleh karena itu, perlu untuk mengatur perlindungan di bawah tegangan
6. Perlindungan terlalu panas
Integrasi yang tinggi, bobot yang ringan dan volume kecil dari regulator switching sangat meningkatkan kerapatan daya per satuan volume, dan persyaratan komponen di dalam perangkat catu daya untuk suhu lingkungan kerja mereka juga meningkat. Jika tidak, kinerja sirkuit akan memburuk dan komponen akan gagal sebelum waktunya. Oleh karena itu, perlindungan panas berlebih harus diatur pada regulator switching daya tinggi.
