Technologie de protection de l'alimentation régulée à découpage CC
Les dispositifs de commutation haute puissance utilisés dans le régulateur à découpage de courant sont plus coûteux et le circuit de commande est plus compliqué. De plus, la charge du régulateur à découpage est généralement un système électronique installé avec un grand nombre de dispositifs hautement intégrés. Les transistors et les dispositifs intégrés ont une faible résistance aux chocs électriques et thermiques.
Par conséquent, la protection du régulateur à découpage doit tenir compte de la sécurité du régulateur lui-même et de la charge. Il existe de nombreux types de circuits de protection, voici la protection de polarité, la protection de programme, la protection contre les surintensités, la protection contre les surtensions, la protection contre les sous-tensions et la protection contre la surchauffe et d'autres circuits. Plusieurs méthodes de protection sont généralement sélectionnées pour être combinées afin de former un système de protection complet.
Circuit de protection de l'alimentation à découpage
L'entrée d'un régulateur à découpage CC est généralement une alimentation CC non régulée. En raison d'une mauvaise opération ou d'une connexion accidentelle, la polarité de l'interrupteur sera endommagée, ce qui endommagera l'alimentation à découpage.
Le but de la protection de polarité est de faire fonctionner le régulateur à découpage uniquement lorsqu'il est connecté à une source d'alimentation CC non régulée avec la polarité correcte. La protection de la polarité de l'alimentation peut être obtenue en utilisant des dispositifs à conduction unidirectionnelle. Le circuit de protection de polarité le plus simple est illustré sur la figure. Étant donné que la diode D doit traverser le courant d'entrée total du régulateur à découpage, ce circuit est plus adapté aux régulateurs à découpage de faible puissance. Dans le cas d'une puissance élevée, le circuit de protection de polarité est utilisé comme lien dans la protection du programme, ce qui peut économiser la diode haute puissance requise pour la protection de polarité, et la consommation d'énergie sera également réduite.
Protection du programme
Le circuit de l'alimentation régulée à découpage est plus complexe et peut essentiellement être divisé en une partie de commande à faible puissance et une partie de commutation à haute puissance. Les transistors de commutation sont de haute puissance. Afin de protéger la sécurité des transistors de commutation lors de la mise sous ou hors tension de l'alimentation, les circuits de commande à faible puissance tels que les modulateurs et les amplificateurs doivent d'abord fonctionner. Pour cela, il est nécessaire de s'assurer de la bonne procédure de démarrage.
L'extrémité d'entrée du régulateur à découpage est généralement connectée à un filtre d'entrée avec une petite inductance et une grande capacité. Au moment de la mise sous tension, un courant de surtension important traversera le condensateur de filtrage, et ce courant de surtension peut être plusieurs fois supérieur au courant d'entrée normal. Un courant de surtension aussi important peut faire fondre les contacts des interrupteurs ou relais d'alimentation ordinaires et faire sauter le fusible d'entrée. De plus, le courant d'appel peut endommager les condensateurs, raccourcir leur durée de vie et provoquer une panne prématurée. Pour cette raison, une résistance de limitation de courant doit être connectée au démarrage et le condensateur doit être chargé via cette résistance de limitation de courant. Afin de ne pas faire en sorte que la résistance de limitation de courant consomme trop d'énergie et n'affecte pas le fonctionnement normal du régulateur à découpage, un relais est utilisé pour le court-circuiter automatiquement après le processus transitoire de démarrage, de sorte que l'alimentation CC alimente directement le régulateur de commutation, comme le montre l'image. Ce circuit est appelé le circuit "soft-start" d'un régulateur à découpage.
3. Protection contre les surintensités
En cas de situations inattendues telles qu'un court-circuit de charge, une surcharge ou une défaillance du circuit de commande, le courant traversant le transistor de commutation dans le stabilisateur de tension sera trop important, ce qui augmentera la consommation d'énergie du tube et provoquera de la chaleur. S'il n'y a pas de dispositif de protection contre les surintensités, le transistor de commutation haute puissance peut être endommagé. Par conséquent, la protection contre les surintensités est couramment utilisée dans les régulateurs à découpage. Le moyen le plus économique et le plus simple consiste à utiliser un fusible. En raison de la faible capacité thermique du transistor, les fusibles ordinaires ne peuvent généralement pas jouer un rôle de protection et les fusibles à fusion rapide sont couramment utilisés. Cette méthode présente l'avantage d'une protection facile, cependant, la spécification du fusible doit être sélectionnée en fonction des exigences de la zone de travail sûre du transistor de commutation spécifique. L'inconvénient de cette mesure de protection contre les surintensités est l'inconvénient du remplacement fréquent des fusibles.
La protection de limitation de courant et la protection de coupure de courant couramment utilisées dans les régulateurs linéaires peuvent être appliquées dans les régulateurs à découpage. Cependant, selon les caractéristiques du régulateur à découpage, la sortie de ce circuit de protection ne peut pas contrôler directement le transistor de commutation, mais la sortie de la protection contre les surintensités doit être convertie en une commande impulsionnelle pour contrôler le modulateur afin de protéger le transistor de commutation. Afin de réaliser une protection contre les surintensités, il est généralement nécessaire d'utiliser une résistance d'échantillonnage en série dans le circuit, ce qui affectera l'efficacité de l'alimentation, elle est donc principalement utilisée dans les régulateurs à découpage de faible puissance. Dans l'alimentation régulée à découpage haute puissance, compte tenu de la consommation électrique, l'accès de la résistance d'échantillonnage doit être évité autant que possible. Par conséquent, la protection contre les surintensités est généralement convertie en protection contre les surtensions et les sous-tensions.
4. Protection contre les surtensions
La protection contre les surtensions des régulateurs à découpage comprend une protection contre les surtensions d'entrée et une protection contre les surtensions de sortie. Si la tension de l'alimentation CC non régulée telle que la batterie et le redresseur utilisés par le régulateur à découpage est trop élevée, le régulateur à découpage ne peut pas fonctionner normalement et même endommager les dispositifs internes. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser un circuit de protection contre les surtensions d'entrée.
5. Protection contre les sous-tensions
Lorsque la tension de sortie est inférieure à la valeur spécifiée, cela reflète une anomalie dans l'alimentation CC d'entrée, à l'intérieur du régulateur à découpage ou dans la charge de sortie. Lorsque la tension d'alimentation CC d'entrée chute en dessous de la valeur spécifiée, la tension de sortie du régulateur à découpage chute et le courant d'entrée augmente, ce qui met en danger à la fois le transistor de commutation et l'alimentation d'entrée. Par conséquent, il est nécessaire de régler la protection contre les sous-tensions
6. Protection contre la surchauffe
L'intégration élevée, la légèreté et le petit volume des régulateurs à découpage augmentent considérablement la densité de puissance par unité de volume, et les exigences des composants à l'intérieur du dispositif d'alimentation pour leur température d'environnement de travail augmentent également en conséquence. Sinon, les performances du circuit se détérioreront et les composants tomberont en panne prématurément. Par conséquent, une protection contre la surchauffe doit être définie dans les régulateurs à découpage haute puissance.
