Tehnologija zaštite DC prekidačkog reguliranog napajanja
Sklopni uređaji velike snage koji se koriste u trenutnom sklopnom regulatoru su skuplji, a upravljački krug je kompliciraniji. Osim toga, opterećenje sklopnog regulatora općenito je elektronički sustav instaliran s velikim brojem visoko integriranih uređaja. Tranzistori i integrirani uređaji slabo su otporni na električne i toplinske udare.
Stoga zaštita rasklopnog regulatora treba voditi računa o sigurnosti samog regulatora i opterećenja. Postoje mnoge vrste zaštitnih krugova, ovdje su zaštita od polariteta, zaštita programa, zaštita od prekomjerne struje, zaštita od prenapona, zaštita od preniskog napona i zaštita od pregrijavanja i drugi krugovi. Obično se odabire nekoliko metoda zaštite koje se kombiniraju u cjelovit sustav zaštite.
Preklopni zaštitni krug napajanja
Ulaz u DC sklopni regulator općenito je neregulirano istosmjerno napajanje. Zbog pogrešnog rada ili slučajnog spajanja, polaritet prekidača će se oštetiti, što će oštetiti prekidački izvor napajanja.
Svrha zaštite od polariteta je da sklopni regulator radi samo kada je spojen na neregulirani izvor istosmjerne struje s ispravnim polaritetom. Zaštita od polariteta napajanja može se postići korištenjem jednosmjernih vodljivih uređaja. Najjednostavniji sklop zaštite od polariteta prikazan je na slici. Budući da dioda D mora teći kroz ukupnu ulaznu struju sklopnog regulatora, ovaj je sklop prikladniji za sklopne regulatore male snage. U slučaju velike snage, krug zaštite od polariteta koristi se kao veza u programskoj zaštiti, čime se može uštedjeti dioda velike snage potrebna za zaštitu od polariteta, a također će se smanjiti potrošnja energije.
Zaštita programa
Strujni krug sklopno reguliranog napajanja je složeniji i u osnovi se može podijeliti na upravljački dio male snage i sklopni dio velike snage. Preklopni tranzistori su velike snage. Kako bi se zaštitila sigurnost prekidačkih tranzistora prilikom uključivanja ili isključivanja napajanja, upravljački krugovi male snage kao što su modulatori i pojačala moraju prvo raditi. U tu svrhu potrebno je osigurati ispravan postupak dizanja.
Ulazni kraj sklopnog regulatora općenito je povezan s ulaznim filtrom s malim induktivitetom i velikim kapacitetom. U trenutku uključivanja, velika udarna struja će teći kroz filterski kondenzator, a ta udarna struja može biti nekoliko puta veća od normalne ulazne struje. Tako velika udarna struja može otopiti kontakte običnih prekidača ili releja i pregorjeti ulazni osigurač. Osim toga, udarna struja može oštetiti kondenzatore, skraćujući njihov vijek trajanja i uzrokujući preuranjeni kvar. Iz tog razloga, pri pokretanju treba spojiti otpornik za ograničavanje struje, a kondenzator treba puniti kroz ovaj otpornik za ograničavanje struje. Kako otpornik za ograničavanje struje ne bi trošio previše energije i utjecao na normalan rad preklopnog regulatora, koristi se relej za njegovo automatsko kratko spajanje nakon prijelaznog procesa pokretanja, tako da istosmjerno napajanje izravno napaja napajanje sklopni regulator, kao što slika prikazuje. Ovaj krug se naziva "soft-start" krug sklopnog regulatora.
3. Zaštita od prekomjerne struje
Kada dođe do neočekivanih situacija kao što su kratki spoj opterećenja, preopterećenje ili kvar upravljačkog kruga, struja koja teče kroz sklopni tranzistor u stabilizatoru napona bit će prevelika, što će povećati potrošnju energije cijevi i uzrokovati toplinu. Ako nema uređaja za zaštitu od prekomjerne struje, može doći do oštećenja sklopnog tranzistora velike snage. Stoga se prekostrujna zaštita obično koristi u sklopnim regulatorima. Najekonomičniji i najlakši način je korištenje osigurača. Zbog malog toplinskog kapaciteta tranzistora, obični osigurači općenito ne mogu imati zaštitnu ulogu, te se obično koriste brzoplamljivi osigurači. Ova metoda ima prednost jednostavne zaštite, međutim, specifikacija osigurača mora biti odabrana prema zahtjevima sigurnog radnog područja specifičnog sklopnog tranzistora. Nedostatak ove mjere prekostrujne zaštite je neugodnost česte zamjene osigurača.
Zaštita od ograničenja struje i zaštita od prekida struje koja se obično koristi u linearnim regulatorima može se primijeniti u sklopnim regulatorima. Međutim, prema karakteristikama sklopnog regulatora, izlaz ovog zaštitnog kruga ne može izravno upravljati sklopnim tranzistorom, već se izlaz prekostrujne zaštite mora pretvoriti u impulsnu naredbu za upravljanje modulatorom radi zaštite sklopnog tranzistora. Da bi se ostvarila prekostrujna zaštita, općenito je potrebno koristiti otpornik za uzorkovanje u seriju u krugu, što će utjecati na učinkovitost napajanja, pa se uglavnom koristi u sklopnim regulatorima male snage. U sklopno reguliranom napajanju velike snage, s obzirom na potrošnju energije, pristup otporniku za uzorkovanje treba izbjegavati što je više moguće. Stoga se prekostrujna zaštita obično pretvara u zaštitu od previsokog i preniskog napona.
4. Prenaponska zaštita
Prenaponska zaštita rasklopnih regulatora uključuje ulaznu prenaponsku zaštitu i izlaznu prenaponsku zaštitu. Ako je napon nereguliranog istosmjernog napajanja kao što su baterija i ispravljač koji koristi sklopni regulator previsok, prekidački regulator ne može normalno raditi, pa čak i oštetiti unutarnje uređaje. Stoga je potrebno koristiti ulazni prenaponski zaštitni krug.
5. Podnaponska zaštita
Kada je izlazni napon niži od navedene vrijednosti, to odražava abnormalnost u ulaznom istosmjernom napajanju, unutar sklopnog regulatora ili izlaznom opterećenju. Kada ulazni napon istosmjernog napajanja padne ispod navedene vrijednosti, izlazni napon sklopnog regulatora će pasti, a ulazna struja će porasti, što će ugroziti i sklopni tranzistor i ulazno napajanje. Stoga je potrebno postaviti zaštitu od preniskog napona
6. Zaštita od pregrijavanja
Visoka integracija, mala težina i mali volumen sklopnih regulatora uvelike povećavaju gustoću snage po jedinici volumena, a zahtjevi komponenti unutar uređaja za napajanje za temperaturu njihove radne okoline također rastu u skladu s tim. Inače će se performanse strujnog kruga pogoršati i komponente će prerano otkazati. Stoga u sklopnim regulatorima velike snage treba postaviti zaštitu od pregrijavanja.
