A tápegységek védelme egyszerű, de hatékony alkatrészek; Elektronika-Ma
A villamosenergia-alapú eszközöknek védelemmel kell rendelkezniük. A tápegységek némelyikének védelme kötelező, más része opcionális, a forrás bemeneténél, a forrás belsejében és kimeneténél biztosítva, hogy ne befolyásolja a forráshoz kapcsolt terhelést. Bármely forrásnak a kísérő dokumentációban világosan meg kell határoznia, hogy milyen típusú védelemmel rendelkezik és hogyan működik (ha a teljesítmény korlátozott, ha a forrás leáll, akkor hogyan tér vissza normális állapotába a védelem aktiválási állapotának megszűnése után (automatikusan vagy manuálisan).: (1) rövidzárlat elleni védelem, (2) túláram- vagy túlterhelés-védelem, (3) túláramvédelem, (4) túlmelegedés elleni védelem, (5) túlfeszültség- és túlfeszültségvédelem, (6) feszültségkorlátozó védelem és A minőségi forrásnak tekintett tápegységek minél többféle védelemmel rendelkeznek, ami tükröződik költségükben is. zavarok.
A TDK EPCOS megoldásokkal rendelkezik a tápellátó elektronika (SMPS) kapcsolására, a bemeneti vonalak EMC-szűrőitől a kimeneti szűrőkondenzátorokig és az induktorokig. Az EPCOS által kínált termékválaszték a kapcsoló tápegységek alkalmazásaihoz tartalmaz általános módú szűrőket, ferritszűrőket, E, I, U és gyűrű alakú ferritmagokat, szűrőkondenzátorokat, termisztorokat, varisztorokat, hőmérséklet-érzékelőket, villámvédelem, DC Link film és alumínium kondenzátorok, transzformátorok áramellátáshoz és háztartási készülékekben történő felhasználáshoz.
A kapcsoló tápegység kialakításakor passzív alkatrészeket adnak hozzá az integrált feszültség/áram vezérlő és szabályozó áramkörök kiválasztása után, de a passzív alkatrészek megválasztása, amely ezeket az áramköröket kíséri, hatalmas hatással lesz az általános teljesítményre. A fizikai méret, a termelt hő, a kimenő teljesítmény, a hatékonyság és a költség szintén a külső passzív alkatrészek gondos megválasztásán alapul.
Olyan érdeklődési területek, amelyekre a TDK EPCOS biztonságos és megbízható megoldásokat és alkatrészeket kínál
1. Rövidzárlat-védelem (SCP)
A forrás kimenetére vagy a forrás belsejére utal, és elektronikus vezérléssel történik.
Ez a védelem kötelező. E védelem nélkül az áramellátás tönkremehet, és akár tüzet is okozhat. A rövidzárlat elleni védelem a legegyszerűbb védelmi forma, amelyet bármilyen tápegység biztosít. Aktív elektronikus áramkör vagy alkatrész hajtja végre, amely a lehető leghamarabb hat az áramerősség korlátozására, amíg egy maximális áramra kalibrált lassabb biztosíték hatékonyan meg nem szakíthatja az áramot. Tápegységeken a forrás kimeneti fokozata védett a kimeneti kapcsok közötti véletlen rövidzárlat vagy a terhelés rövidzárlata ellen. A rövidzárlat-védelmet (SCP) és a túláram-védelmet (OCP) gyakran felcserélhetően használják, de van különbség. A rövidzárlat egyfajta túláram, ezért a rövidzárlat elleni védelem része a túláramvédelemnek.
Motoros alkalmazásoknál (induktív terhelés) az áramellátás tranzisztorainak többféle védelme szükséges a tápegység, a motor vagy a vezérlő rendszer bármely részén. A jelenlegi védelem elengedhetetlen. Ez megakadályozza nemcsak az erőtranzisztorok lehetséges károsodását, hanem a motor demagnetizálását is hiba vagy a vezérlés instabilitása esetén. A rövidzárlat egy forrásnál fordulhat elő: a tápvezetékek (+) és (-) között a bemeneti áramkörön, a tápvezetékek (+) és (-) között a kimeneti áramkörön keresztül, a vezeték (+) és a GND között. A túláramra általában rövid ideig van szükség, amikor induktív terheléssel (motor, relétekercs, transzformátor), kapacitív terheléssel (a tápegység bemenetéből lemerült kondenzátorral), ellenállóképes terheléssel (a hideg ellenállás értéke alacsonyabb) indul. mint melegített, pl. izzószál, kemencefűtő ellenállások) Egyes források esetében meg van határozva, hogy többszörösen nagyobb áramot tudnak kimenni, csak korlátozott ideig.
Az elemeknek nincs védelme. Belső ellenállásuk révén korlátozzák az áramot. Feláldozzon egy AAA alkáli elemet. Amikor először rövidzárlatba hozza az akkumulátort, kb. 3,5 A áramot produkál, ami meglehetősen lenyűgöző. Ezután 60 másodpercen belül az áram körülbelül 2,5 A-ra csökken.
Az akkumulátor eléggé felmelegszik, és úgy gondoljuk, hogy nem képes semmit meggyújtani, és nem fog felrobbanni. Az előállított energia körülbelül 5 W volt, tehát nem magas, bár az energia meglehetősen kis területen koncentrálódik. Vigyázzon, hogy ezt ne tegye nagyobb akkumulátorral. A nagyobb akkumulátorok alacsony belső ellenállással rendelkeznek, és nagyobb áramot termelnek, mint egy AAA elem. Egy nagyobb akkumulátor felmelegedhet addig a pontig, ahol veszélyessé válik. Legyen nagyon óvatos, ha nagyon alacsony belső ellenállású elemekkel próbálkozik, például ólom-sav vagy nikkel-kadmium elemekkel.!
Az EPCOS PTC termisztorok szintén jelzik a hőmérséklet-emelkedés korlátozását. Erre a célra 0805, 0603 és 0402 SMD kapszulákban kínálják őket. A B59721A * sorozatú 0805 kapszulák válaszhőmérséklete 70–130 ° C, 10 K lépésekben. Névleges ellenállásuk 680 Ω. A B59641A * (0603) és a B59421A * (0402) sorozat hőmérséklete 75 és 145 ° C, illetve 75 és 135 ° C között van, 10 K. lépésenként. Ezen alkatrészek névleges ellenállása 470 Ω. A maximálisan megengedett üzemi feszültség minden típusnál 32 Vdc.
A PTC termisztorok egyszerűen védenek a rövidzárlatok ellen. Az indító áramok mellett egy másik veszély a túl magas áramok vagy rövidzárlat az eszköz belsejében. A kockázatok általában hibás kondenzátorokból vagy félvezetőkből származnak. Ezeket a veszélyeket a sorba kapcsolt EPCOS PTC termisztorok szüntetik meg. A PTC-k pozitív hőmérsékleti jellemzőkkel bírnak, vagyis alacsony a környezeti hőmérsékletekkel szembeni ellenálló képességük. A túlzott áramok fokozatosan melegítik a PTC-ket, amelyek nagyon ellenálló állapotba kapcsolnak, és így korlátozzák az áramot. Ezek a kerámia alkatrészek gyakorlatilag önbeállító biztosítékok: amint az áram csökken, lehűlnek és visszaállnak alacsony ellenállású vezető állapotukba.
A B32913 * sorozat EPCOS X1 és X2 kondenzátorai, valamint a B82727 * sorozatú közös üzemmódú kompenzációval rendelkező EPCOS ütközőtekercsek a bemeneti szűréshez és a tápvezeték zavarai elleni védelemhez.
2. Túlterhelés/túlterhelés elleni védelem (OPP/OLP)
A forrás kimenetére utal, és elektronikus vezérléssel történik. Az energiaigény-védelem (OPP) és a terhelésvédelem (PLO) két különböző név, amelyek ugyanarra a dologra utalnak. Ez egy opcionális védelem, amely kikapcsolja az áramellátást, ha túl sok energia szükséges a kimeneten, a forrás maximális kapacitása felett, ami a túlzott fűtés megsemmisüléséhez vezetne.
Alacsonyabb szintű tápegységek esetében a félhíd topológia alapján ezt a védelmet a PWM vezérlő integrált áramköre biztosítja - ha rendelkezésre áll.
Az aktív áramkörű PFC tápegységeknél ez a védelem a PFC vezérlőn valósul meg. Mindkét esetben az áramkör ténylegesen figyeli a tápegység által a tápegység által felvett teljes áramot. Ha az áram a beállított érték fölé emelkedik, a védelem aktiválódik, és leállítja az áramellátást.
A ThermoFuse ™ TDK EPCOS ETFV varisztorok sorozatos tárcsás varisztorokból állnak, termikusan kapcsolt biztosítékkal. A varisztor túlmelegedése esetén a termikus biztosíték aktiválja és lekapcsolja a tápfeszültség áramkört. Ez növeli a megbízhatóságot és védi a berendezéseket. A ház és a varisztor burkolat is tűzálló anyagból készül.
4. Túlmelegedés elleni védelem (OTP)
Ez a teljes forrásra és még a terhelésre is vonatkozik, és elektronikus vezérléssel történik. Ez a védelem nem kötelező. Nem minden forrás rendelkezik ezzel a védelemmel, amely akkor működik, ha túllépik a belső hőmérsékletet annak érdekében, hogy leállítsa a forrás működését, mert nem tudja hatékonyan elvezetni a hőt.
Ellenőrizze az áram kimeneti jellemzőit a forrás hőmérsékletének függvényében, hogy biztosítsa a szünetmentes áramellátást. A hőmérsékletet egy egyszerű érzékelővel (NTC vagy PTC termisztorral) mérik, amely a küszöbvédelem aktiválására szolgál. A túlmelegedés elleni védelemmel ellátott forrásnak két hőmérséklet-érzékelője van: (1) hogy meghaladja a hőmérsékletet a forrás belsejében vagy a kimeneti padló radiátorán, és (2) szabályozza a mellékelt ventilátor sebességét. Források (akkumulátortöltők) állnak rendelkezésre, amelyek külső terhelésérzékelővel is rendelkeznek, amely a terheléshez rögzíthető (a töltőáram korlátozására, ha az akkumulátor túlmelegszik).
5. Alul- és túlfeszültség-védelem (UVP és OVP)
A forrás kimenetére utal, és elektronikus vezérléssel történik. A túlfeszültség-védelem (UVP) opcionális, de a túlfeszültség-védelem (OVP) minden tápegységben kötelező. Alacsony feszültség léphet fel, amikor a terhelés hirtelen bekapcsolódik (pl. Lemerült kondenzátor). Az NLO (terhelés nélküli működés) funkció szükséges védelem, amely lehetővé teszi az áramellátást és a forrás megfelelő működését akkor is, ha nincs fogyasztó a kimeneten.
Ez valójában nem "védelem", inkább tervezési követelmény, mert a forrásváltás terhelés nélkül magasabb feszültségű lehet, mint a névleges. Egy másik eset több feszültségkimenettel rendelkező forrásokról szól, amelyeknek legalább egy fogyasztóval kell rendelkezniük az egyik kimeneten, így a feszültségszintek az összes kimenetnél nominálisak és nem működnek OVP-védelemmel.
A ThermoFuse varisztor három csatlakozóvezetékkel rendelkezik. Kettő csatlakozik az aktív vonalakhoz, és a harmadik terminál használható állapotjelzésre. A T sorozat jelenleg 14 és 20 mm átmérőjű korongtípusú varisztorokat tartalmaz, amelyeket 130 és 1000 VRMS közötti maximális feszültségre terveztek. A ThermoFuse varisztorok akár 10 000 A (8/20 μs) áramcsúcsokat is képesek ellenállni, és akár 410 J (2 ms) elnyelésére is képesek. A ThermoFuse fő alkalmazásai a következők: Tápegységek, Inverterek a napelemes rendszerekben, Világítási alkalmazások, Kommunikációs és adatrendszerek, Átmeneti feszültségelnyomás (TVSS), Háztartási készülékek.
Az alul- és túlfeszültség-védelmet ugyanaz az áramkör biztosítja, amely figyeli a kimeneti feszültséget, hogy az biztonságos határokon belül legyen.
Például ezek a védelemek figyelik a + 12 V, + 5 V és + 3,3 V kimeneteket, és kikapcsolják az áramellátást, ha ezek közül a kimenetek bármelyike meghaladja (OVP) vagy alacsonyabb (UVP) egy bizonyos értéket, az úgynevezett „trigger pontot”. . Ezek az alapvető védelmi lehetőségek szinte minden áramforrásban, beleértve az olcsó modelleket is, mivel az összes integrált áramkör (PWM vezérlő) megvalósítja ezeket a védelmeket, és mivel az ATX források specifikációi OVP-t igényelnek.
Az OPV védelem lehet feszítővas típusú (szándékos rövidzárlat megszakítás) vagy szorító (rövid távú korlátozás egy szinten). (1) A feszítővasnak nevezett védelem egy egyszerű séma, amely rendkívül gyors biztonsággal rövidre zárja a forrás kimenetét egy sor tirisztoron keresztül, ha a kimeneti feszültség meghalad egy bizonyos szintet. A túlfeszültség megszűnése után a forrás nem áll újra működésbe, mivel a biztonság nem áll vissza automatikusan. A ThermoFuse varisztorok ugyanúgy működnek: kényszerítik a forrás kimenetével behelyezett biztosíték elégetését. Ha a feszültségforrásnak gyakran és hosszan tartó feszültség-túlfeszültségei vannak, a lemezvarisztor korlátozza, felmelegíti és elérheti a biztosíték olvadáspontját.
Tipikus alkalmazás az EPCOS ThermoFuse T-sorozatú varisztorokhoz, túlfeszültség-védelem. A ThermoFuse varisztorok égésre kényszerítik a biztosítékot. Ha a feszültségforrásnak gyakran és hosszan tartó feszültség-túlfeszültségei vannak, a lemezvarisztor korlátozza, felmelegíti és elérheti a biztosíték olvadáspontját.
(2) A szorítóvédelem olyan alkatrészeken alapul, amelyek rövid, ismétlődő időszakokra előre meghatározott szintre korlátozzák a feszültséget, elnyelik a nagy áramcsúcsokat és elvezetik a nagy teljesítményt. A bemenet túlfeszültség-védelme varisztorokkal történik (MOV - Metal Oxide Varistor). Egyszerű módszer a feszültség roncsolásmentes határokon belül tartására, az áramkörök alacsony feszültségszintű ellátására vagy a mechanikus érintkezők védelmére. Többrétegű varisztorok vagy úgynevezett kerámia átmeneti feszültségcsökkentők (CTVS). A CTVS feszültségfüggő ellenállások, jellemző szimmetrikus V/I görbével, amelynek ellenállása a feszültség növekedésével csökken.
Túlfeszültség-védelmi eszközként való alkalmazásuk miatt gyakran szilícium alapú TVS-ként (átmeneti feszültségcsillapítók) nevezik őket. Párhuzamosan csatlakozik a védendő elektronikus eszközhöz vagy áramkörhöz. A CTVS alacsony ellenállású söntet képez, amikor a feszültség meghaladja a CTVS típusra jellemző küszöbértéket, és így megakadályozza az átmeneti túlfeszültség további növekedését.
Az EPCOS B722 sorozat a TDK varisztorokkal (MOV) 105 ° C (korábban 85 ° C) üzemi hőmérsékletre engedélyezett. A B722 varisztorok sorozatát az UL 1449, 4. kiadás és az IEC 61051 szerint tanúsították újra. A megengedett üzemi hőmérséklet 105 ° C-ra emelése az éghajlati kategóriát is megváltoztatja 40/85/56-ról 40/105/56. Az epoxi burkolat gyúlékonysága megfelel az UL 94 V-0 szabványnak. Egyéb jellemzők: Széles névleges feszültségtartomány 11 VRMS és 1100 VRMS között, Nagy túláramú áramkapacitás 20 kA-ig (8/20 μs). Alkalmazások: Tápegységek és átalakítók ipari elektronikus alkalmazásokhoz, telekommunikációs eszközökhöz, háztartási készülékekhez.
6. Védelem, amely korlátozza az indító bemeneten elnyelt feszültséget és áramot (ICL - Inrush Current Limiter)
A forrás bemenetére utal, és NTC termisztorok készítik. Ez a védelem kötelező. A kapcsoló tápegységek az indításkor rövid időre (több tíz ms) nagyon magas áramot (20… 60A) vesznek fel a váltóáramú hálózatról vagy az akkumulátorról. A kezdőáram korlátozása fontos, hogy megvédje a kondenzátorokat és egyenirányítókat a bemenettől. A kiindulási áram korlátozása az NTC termisztorokkal és a bemenetre feszített alacsony ellenállású ellenállásokkal érhető el, elkerülve ezzel a kondenzátorok, a szűrőkben lévő induktorok és az egyenirányítók megsemmisülését a forrás bemeneti szakaszában, amelyek rendkívül alacsony impedanciával rendelkeznek. Induláskor a termisztor hideg és viszonylag nagy ellenállással rendelkezik. Az átfolyó áram felmelegíti, és az ellenállás csökken. Ennek a viselkedésnek köszönhetően megjelenik a bejárat védelme, elkerülve a biztosítékok beavatkozását.
ICL-NTC EPCOS termisztor, PTC EPCOS termisztor és ETFV sorozat EPCOS varisztor. Ezek az alkatrészek biztonságosan védik a tápegység bemeneteit a véletlen indulású túláramoktól és a túlfeszültségektől.
Az EPCOS NTC vagy PTC termisztorok költséghatékony és rendkívül megbízható megoldásokat kínálnak az ilyen problémákra. Az NTC termisztorokat indítóáram-korlátozókként (ICL) használják, különösen a 100 W-os kimeneti osztályú tápegységekhez. Az NTC termisztor nagy hőmérséklet-változásai miatt az elnyelt áram korlátozásakor 30… 120 másodperces hűtési időre van szükség, amely alatt visszatér a névleges ellenállásra. Ezért ajánlott az áramellátást a leállítás után azonnal újraindítani. A bemeneti korlátozási feladat elvégezhető pl. EPCOS sorozat B57153S *. A túlfeszültség-védelem különféle varisztorokkal történik. Az EPCOS B7221 * sorozat az összes tipikus tápfeszültséget lefedi.
Ecas Electro (www.ecas.ro) a termékek hivatalos forgalmazója TDK EPCOS:
Alumínium kondenzátorok, filmkondenzátorok, teljesítménykondenzátorok, ferritek, szűrők, nagyfeszültségű abszorbens szűrők, induktorok, kerámia szuppresszorok átmeneti feszültségekhez, NTC termisztorok, PTC termisztorok, transzformátorok, varisztorok.
Constantin Savu
Vezérigazgató
Ecas Electro