关于电源模块的输入输出保护你了解多少?
(一)交流电网和熔断器
交流电网连接:交流电网到电源有三条线:火线、零线和地线。在所有的电源和电子系统中,这些线应该正确连接,缺一不可,图2-16给出了正确连接方式。
安全地必须总是连接在电源和系统的底座上,在无电源底座的时候,例如开放式电源板,则应使用系统外壳和底座作为安全地。
熔断器和开关必须接在交流的火线上,以便当电源打开或熔断器熔断时,交流火线被断开。双掷开关断开火线和零线最安全。
熔断器和开关必须接在交流的火线上,以便当电源打开或熔断器熔断时,交流火线被断开。双掷开关断开火线和零线最安全。
火线和零线不能交换,因为它们对地的电势是不同的,若交换会引起对地环行电流。
熔断器:通常,电源的输入必须有安全保险。由于一些电源,如封闭式电源,没设置内部熔断器,必须在起外部接入。通常,在额定负载下,使用的熔断器熔断电流为额定输入交流电流的150%到200%。
(二)输入噪声与瞬态保护
AC/DC变换器与DC/DC变换器都存在输入噪声与瞬态响应,这个问题在工业上尤为突出,诸如电动机、发电机、继电器、焊接设备等都发出噪声与瞬态脉冲,从而给直流或交流输入带来附加噪声,噪声的其它来源有:负载电流反射、荧光灯、点火装置、大电流电源线的干扰等。
电源输入噪声抑制
无论是AC/DC变换器还是DC/DC变换器,一般都采用电网滤波器来抑制输入噪声。滤波器不但能抑制反射纹波电流,也能防止电网噪声对变换器的影响。电源变压器的变压器绕组之间具有耦合电容,这是使噪声进入变换器的原因之一。为解决这一问题,变压器应该采用磁路中有隔缝的绕线框来绕制,从而使耦合容减小。有些变压器绕组之间采用屏蔽来减小耦合电容。
电源输入瞬态保护
输入电压瞬态过程要慎重处理,否则,它将损坏变换器。所以,瞬态电压超过了额定值,就必须接入外部保护装置。图2-17给出三种常用的瞬态保护电路:
第一种方法是采用熔断器和压敏电阻。当瞬态电压超过击穿电压时,压敏电阻可有效地对它进行吸收和消耗。压敏电阻击穿电压一般可达25V或更高。
第二种保护方法,是采用一个小电阻与一个齐纳二极管串联,适用于瞬态电压不超过25V的变压器。
第三种方法是采用瞬态电压抑制器(TVS)。TVS是一种高效保护器件。当TVS两端受到反向瞬态高能量冲击时,它能以10-12S数量级的速度,将两极间的高阻抗变为低阻抗,吸收高达数kW的浪涌,使两极间的电压箝位于一个预定值,击穿电压可在3~700V之间。
(三)过流保护
输出电流保护一般有四种方式:如图2-18
恒流式:当到达电流保护点时,输出电流随负载的进一步的加重,略有增加,输出电压不断下降。
回折式:当到达电流保护点时,输出电流随负载的进一步的加重,输出电压不断下降,同时输出电流也不断下降。
截止式:当到达电流保护点时,电源模块输出被禁止。
恒流-截止式:当到达电流保护点时,首先是恒流式的保护方式,当输出电流达到某值时,电源模块输出被禁止。
在大部分电路中使用恒流式与截止式较多。而比较理想的保护方式是恒流-截止式保护。其中恒流式、回折式保护本质上就是自恢复的,但输出短路时的功耗较大,尤其是恒流式。而截止式、恒流-截止式保护的自恢复特性须加辅助复位电路来完成自恢复,但输出短路时的功耗可以通过复位电路的周期进行调整,即调整间歇启动的时间间隔一般电流保护点为1.2倍标称输出电流。一般输出有过压嵌位保护。