Ausgangsschutzstrategie für Schaltnetzteile
Bei allen Schaltnetzteilkonstruktionen sind der Schutz der Last und der Schutz der Stromversorgung bei Lastausfall sehr wichtige Aspekte, die bei der Konstruktion berücksichtigt werden müssen. Bei der Entwicklung militärischer Produkte ist häufig eine Aufgabe namens Fehlermöglichkeits- und -effektanalyse erforderlich. In dieser Arbeit wird davon ausgegangen, dass es sich bei jedem Teil des Stromkreises um einen Leerlauffehler und dann um einen Kurzschlussfehler handelt. Analysieren Sie in diesem Fall separat, wie sich jeder Fehler auf den Rest des Stromkreises auswirkt. Durch die Vorhersage und Schätzung von Fehlern wird die Auslegung der Stromversorgung zuverlässiger. Dies ist es auch, was der Netzteilentwickler tun muss, um den Lastkreis zu schützen, wenn Eingangsanomalien und Ausfälle im Lastkreis des Netzteils auftreten. Bei der Schutzstrategie werden häufig mehrere Schutzschaltungen kaskadiert, um sicherzustellen, dass die Schutzschaltung selbst im Falle einer Anomalie redundanten Schutz bieten kann. Für diese Backup-Funktion werden üblicherweise Sicherungen und Leistungsschalter eingesetzt.
Die in Stromversorgungs- und Energieübertragungssystemen verwendeten Schutzmethoden sollten den Endbenutzer des Produkts und die Funktion des Produkts sowie wiederum die Methode zur Reparatur des Produkts sorgfältig berücksichtigen. Wenn das Produkt regelmäßig vom Wartungspersonal im Kreislauf gewartet wird, berücksichtigt der Kreislauf wiederum die Wartungsmethode des Produkts. Wenn das Produkt regelmäßig von Wartungspersonal gewartet wird, muss der Stromkreis über einen Leistungsschalter, einen selbstgeführten Startstromkreis und einen Überstrom-Rückkopplungsstromkreis verfügen. Wenn die Funktionsanforderungen des Produkts nicht streng sind, werden diese Funktionen nicht benötigt, und nur eine Sicherung, ein Startstromkreis mit Überstromabschaltung oder ein Überstromschutz oder ein schneller Leistungsschalter sind ausreichend. Bei einigen Schutzmethoden muss das Gerät zur Inspektion an die Wartungsstation geschickt werden, bevor es nach dem Schutz wieder verwendet werden kann. Diese Schutzmethoden können in die folgenden drei Typen unterteilt werden:
1. Reparatur nach Ausfall (Sicherung, Sicherungswiderstand usw.).
2. Die Wiederherstellung erfolgt nach einem Ausfall (Leistungsschalter, Strombegrenzungsverbindung, Spannungsbegrenzungsschutzschaltung usw.).
3. Nach einem Fehler herunterfahren, aber nach dem Verschwinden des Fehlers wiederhergestellt werden (Anlaufschaltung vom Typ „Überstromabschaltung“ usw.).
Es gibt drei grundlegende Arten von Überstromschutz. Die Strommodussteuerung oder primäre Spitzenstromsteuerung begrenzt die Ausgangsleistung im Falle eines „leichten“ Kurzschlusses im Stromkreis, kann jedoch letztendlich zu einem schweren Kurzschlusszustand führen. Wenn ein Überstromfehler auftritt, wird die Lastimpedanz immer kleiner, die Ausgangsspannung sinkt, aber der Ausgangsstrom steigt weiter an, was zum Durchbrennen der Schaltkreise und Geräte auf der Leiterplatte führen kann. Das Verfahren zur Reduzierung der Ausgangsspannung kann mit einer Fehlerabschaltschaltung kombiniert werden. Die Konstantstrombegrenzungsmethode wird durch Verstärken der Spannung am Stromerkennungswiderstand und Vergleichen mit der Referenzspannung realisiert. Wenn der aktuelle Schutzwert überschritten wird, erhöht sich die Last wieder und der Ausgangsstrom wird begrenzt. Die Überstrom-Rückkopplungsbegrenzungsschaltung verwendet einen kleinen Teil der Ausgangsspannung als oberen Referenzgrenzwert für den Überstromfehler. Wenn der durch den Stromerkennungswiderstand fließende Strom den oberen Stromgrenzwert überschreitet, wird die Ausgangsspannung reduziert, sodass auch der Ausgangsstrom reduziert wird, wodurch ein Durchbrennen des Lastkreises verhindert werden kann.
Es gibt zwei Methoden des Überspannungsschutzes am Ausgang: die obligatorische Methode und die Überspannungsblockierungsmethode. Die Zwangsmethode wird durch Überspannungsklemmen und schnelles Auslösen erreicht. Die obligatorische Methode geht davon aus, dass bei Ausfall der Stromversorgung der Laststrom nicht begrenzt werden kann
Die Überspannungsblockierungsmethode wird unter der Annahme verwendet, dass die Stromversorgung weiterhin funktioniert, die Spannungsrückkopplungsschleife jedoch offen ist oder einer der Ausgangsanschlüsse leicht belastet ist und die Spannung den Nennmaximalwert überschreitet. Diese Methoden verfügen über einen separaten Komparator oder Transistor pro Ausgang und einen an den Ausgang angeschlossenen Widerstandsteiler. Die Wahl des Schutzsystems hängt von den wirtschaftlichen Kosten und dem Platzangebot ab. Designer können ihrer Kreativität beim Entwurf von Schutzschaltungen freien Lauf lassen, prüfen jedoch sorgfältig die Situation unter allen Betriebsbedingungen.
