Защита блока питания от перегрузки: Функция защиты от перегрузки в блоках питания MEAN WELL

Функция защиты от перегрузки в блоках питания MEAN WELL

30.03.2020

При организации электропитания электрических и электронных устройств одной из важных функций является защита конечного устройства и источника питания при изменении условий функционирования устройства или его состояния. Так, при выходе из строя устройства или электронных компонентов в его составе может возрасти ток потребления, который может, в свою очередь, привести к выходу из строя источника питания и/или создать возможность возникновения пожара. Поэтому одной из важных функций защиты блока питания является функция защиты от перегрузки (overload protection).

В источниках питания компании MEAN WELL эта функция реализована практически во всех видах корпусных блоков питания, на DIN-рейку и других. По типу реализации есть две основные разновидности: перевод в режим прерывистого питания (hiccup) и режим ограничения выходного тока (constant current limiting) в зависимости от топологии и назначения источника питания. Как правило, переход в режим защиты от перегрузки происходит на 105-150% от номинальной мощности.

Режим прерывистого питания (hiccup) представляет собой периодическое выключение и последующее включение выхода с небольшим периодом, не позволяя блоку питания выдать ток, превышающий максимальный. Для этого режима характерно авто-восстановление выхода при снятии условий, вызвавших перегрузку. Такой режим защиты от перегрузки реализован в блоках питания серий LRS, RS, RSP-200, RSP-320 и других.

Режим ограничения выходного тока представляет собой перевод источника питания в режим стабилизации выходного тока на максимальном уровне. То есть в данном режиме блок питания работает на максимально допустимой для него мощности. Выход из этого режима также происходит как авто-восстановление после снятия условий, вызвавших перегрузку. Этот режим характерен для большинства блоков питания, например, серий HRP, HDR, EDR, NDR и других.

Отдельным видом защиты от перегрузки является автоматическое полное выключение источника питания в серии SE при условии возникновения перегрузки. Выход из режима осуществляется путем повторного включения источника питания (после исчезновения) условий перегрузки.

Еще одной разновидностью является настраиваемая функция защиты от перегрузки для программируемых источников питания моделей большой мощности RSP-2400, RSP-3000, RST-5000, RST-10000. В этих моделях осуществляется выбор требуемого режима защиты от перегрузки с ограничением выходного тока – с последующим отключением через 5 секунд (constant current limiting, shut off after 5 sec), или непрерывной работой в этом режиме (continuous constant current limiting). Выбор режима осуществляется путем установки перемычки на дополнительном разъеме блока питания или установкой DIP переключателя (при наличии) – уточняется по спецификации на блок питания.

Таким образом, понимая характер нагрузки и ее возможное поведение при изменении условий эксплуатации и/или выхода ее из строя, целесообразно подбирать более удобный с точки зрения защиты от перегрузки источник питания.

Предупреждение

: следует избегать долговременной работы блока питания в режиме защиты от перегрузки или короткого замыкания, так как это может привести к сокращению срока службы блока питания или его повреждению. Часть моделей блоков питания имеют двухуровневую систему защиты от перегрузки или КЗ. Так, в режиме ограничения уровня выходного тока блок питания может находиться только некоторое предустановленное время, и затем блок питания автоматически выключается или переводится в режим прерывистого питания.

Для консультирования или уточнения информации по источникам питания MEAN WELL обращайтесь по адресу электронной почты [email protected].

Схема защиты блока питания от перегрузок » S-Led.Ru

Перегрузки блока питания возникают либо при коротком замыкании выпрямленного напряжения, либо при увеличении тока нагрузки сверх допустимого предела. увеличении тока нагрузки сверх допустимого предела. При этом, возможно, выйдут из строя выпрямительные диоды или перегорят обмотки сетевого трансформатора.

Предложенное устройство предотвращает такие аварии. Для включения питаемого устройством аппарата необходимо нажать кнопку SB1. На первичную обмотку сетевого трансформатора напряжение поступает через резистор R1, снижающий начальный бросок тока. Выпрямленное и отфильтрованное напряжение через резистор R2, гасящий излишнее напряжение, подается на обмотку электромагнитного реле К1, замыкающиеся контакты которого блокируют кнопку SB1 и резистор R1.

В результате на выходе устройства образуется полное питающее напряжение.

При появлении короткого замыкания в цепи нагрузки выходное напряжение резко падает, реле отпускает и контакты К1.1 размыкаются, разрывая цепь питания первичной обмотки трансформатора. Если же появляется перегрузка, выраженная в повышенном значении потребляемого тока от блока питания, переменный резистор R3 позволяет отрегулировать чувствительность устройства к превышению током нагрузки допустимого значения.

Тогда даже незначительное увеличение тока выше номинального окажется способным привести к срабатыванию реле. Конденсатор С3 влияет на скорость отпускания реле. Ручное выключение блока питания осуществляется нажатием на кнопку SB2, что приводит к отпусканию реле.

Показанные на схеме сопротивления резисторов являются ориентировочными. Сопротивление резистора R1 выбирается так, чтобы выходное напряжение при не сработавшем реле составляло примерно 60% от номинального. Сопротивление резистора R2 зависит от характеристик обмотки реле. В качестве R2 нужно сначала установить переменный резистор сопротивлением 100 кОм на максимальное сопротивление.

В среднем положении переменного резистора R3 постепенно уменьшают сопротивление R2 до такого значения, при котором реле срабатывает. После этого R2 выпаивают, измеряют его сопротивление и устанавливают в схему постоянный резистор такого же сопротивления. Срабатывания реле добиваются тонкой регулировкой резистора R3.

Промышленное предприятие «Высокие Технологии» выпускает электроды для сварки углеродистых, низколегированных и высоколегированных сталей, а так же наплавочные электроды для наплавки деталей. Вся продукция сертифицирована.

Блок питания с защитой от перегрузок и короткого замыкания. Простейшая защита от короткого замыкания

Сегодня моя статья будет носить исключительно теоретический характер, вернее в ней не будет «железа» как в предыдущих статьях, но не расстраивайтесь — менее полезной она не стала. Дело в том, что проблема защиты электронных узлов напрямую влияет на надежность устройств, их ресурс, а значит и на ваше важное конкурентное преимущество —

возможность давать длительную гарантию на продукцию . Реализация защиты касается не только моей излюбленной силовой электроники, но и любого устройства в принципе, поэтому даже если вы проектируете IoT-поделки и у вас скромные 100 мА — вам все равно нужно понимать как обеспечить безотказную работу своего устройства.

Защита по току или защита от короткого замыкания (КЗ) — наверное самый распространенный вид защиты потому, что пренебрежение в данном вопросе вызывает разрушительные последствия в прямом смысле. Для примера предлагаю посмотреть на стабилизатор напряжения, которому стало грустно от возникшего КЗ:

Диагноз тут простой — в стабилизаторе возникла ошибка и в цепи начали протекать сверхвысокие токи, по хорошему защита должна была отключить устройство, но что-то пошло не так. После ознакомления со статьей мне кажется вы и сами сможете предположить в чем могла быть проблема.

Что касается самой нагрузки… Если у вас электронное устройство размером со спичечный коробок, нет таких токов, то не думайте, что вам не может стать так же грустно, как стабилизатору. Наверняка вам не хочется сжигать пачками микросхемы по 10-1000$? Если так, то приглашаю к ознакомлению с принципами и методами борьбы с короткими замыканиями!

Цель статьи

Свою статью я ориентирую на людей для которых электроника это хобби и начинающих разработчиков, поэтому все будет рассказываться «на пальцах» для более осмысленного понимания происходящего. Для тех, кому хочется академичности — идем и читаем любой ВУЗовский учебники по электротехники + «классику» Хоровица, Хилла «Искусство схемотехники».

Отдельно хотелось сказать о том, что все решения будут аппаратными, то есть без микроконтроллеров и прочих извращений. В последние годы стало совсем модно программировать там где надо и не надо. Часто наблюдаю «защиту» по току, которая реализуется банальным измерением напряжения АЦП какой-нибудь arduino или микроконтроллером, а потом устройства все равно выходят из строя. Я настоятельно не советую вам делать так же! Про эту проблему я еще дальше расскажу более подробно.

Немного о токах короткого замыкания

Для того, чтобы начать придумывать методы защиты, нужно сначала понять с чем мы вообще боремся. Что же такое «короткое замыкание»? Тут нам поможет любимый закон Ома, рассмотрим идеальный случай:

Просто? Собственно данная схема является эквивалентной схемой практически любого электронного устройства, то есть есть источник энергии, который отдает ее в нагрузку, а та греется и что-то еще делает или не делает.

Условимся, что мощность источника позволяет напряжению быть постоянным, то есть «не проседать» под любой нагрузкой. При нормальной работе ток, действующий в цепи, будет равен:

Теперь представим, что дядя Вася уронил гаечный ключ на провода идущие к лампочке и наша нагрузка уменьшилась в 100 раз, то есть вместо R она стала 0,01*R и с помощью нехитрых вычислений мы получаем ток в 100 раз больше. Если лампочка потребляла 5А, то теперь ток от нагрузки будет отбираться около 500А, чего вполне хватит чтобы расплавить ключ дяди Васи. Теперь небольшой вывод…

Короткое замыкание — значительное уменьшение сопротивления нагрузки, которое ведет к значительному увеличению тока в цепи.

Стоит понимать, что токи КЗ обычно в сотни и тысячи раз больше, чем ток номинальный и даже короткого промежутка времени хватает, чтобы устройство вышло из строя. Тут наверняка многие вспомнят о электромеханических устройствах защиты («автоматы» и прочие), но тут все весьма прозаично… Обычно розетка бытовая защищена автоматом с номинальным током 16А, то есть отключение произойдет при 6-7 кратном токе, что уже около 100А. Блок питания ноутбука имеет мощность около 100 Вт, то есть ток нем менее 1А. Даже если произойдет КЗ, то автомат долго будет этого не замечать и отключит нагрузку, только когда все уже сгорит. Это скорее защита от пожара, а не защита техники.

Теперь давайте рассмотрим еще один, часто встречающийся случай — сквозной ток . Покажу я его на примере dc/dc преобразователя с топологией синхронный buck, все MPPT контроллеры, многие LED-драйвера и мощные DC/DC преобразователи на платах построены именно по ней. Смотрим на схему преобразователя:

На схеме обозначены два варианта превышения тока: зеленый путь для «классического» КЗ, когда произошло уменьшение сопротивления нагрузки («сопля» между дорог после пайки, например) и оранжевый путь . Когда ток может протекать по оранжевому пути? Я думаю многие знают, что сопротивление открытого канала полевого транзистора очень небольшое, у современных низковольтных транзисторов оно составляет 1-10 мОм. Теперь представим, что на ключи одновременно пришел ШИМ с высоким уровнем, то есть оба ключа открылись, для источника «VCCIN — GND» это равносильно подключению нагрузки сопротивлением около 2-20 мОм! Применим великий и могучий закон Ома и получим даже при питании 5В значение тока более 250А! Хотя не переживайте, такого тока не будет — компоненты и проводники на печатной плате сгорят раньше и разорвут цепь.

Данная ошибка очень часто возникает в системе питания и особенно в силовой электронике. Она может возникать по разным причинам, например, из-за ошибки управления или длительных переходных процессах. В последнем случае не спасет даже «мертвое время» (deadtime) в вашем преобразователе.

Думаю проблема понятна и многим из вас знакома, теперь понятно с чем нужно бороться и осталось лишь придумать КАК. Об этом и пойдет дальнейший рассказ.

Принцип работы защиты по току

Тут необходимо применить обычную логику и увидеть причинно-следственную связь:
1) Основная проблема — большое значения тока в цепи;
2) Как понять какое значение тока? -> Измерить его;
3) Измерили и получили значение -> Сравниваем его с заданным допустимым значением;
4) Если превысили значение -> Отключаем нагрузку от источника тока.

Измерить ток -> Узнать превысили ли допустимый ток -> Отключить нагрузку

Абсолютно любая защита, не только по току, строится именно так. В зависимости от физической величины по которой строится защита, будут возникать на пути реализации разные технические проблемы и методы их решения, но суть неизменна.

Теперь предлагаю по порядку пройти по всей цепочки построения защиты и решить все возникающие технические проблемы. Хорошая защита — это защита, которую предусмотрели заранее и она работает. Значит без моделирования нам не обойтись, я буду использовать популярный и бесплатный MultiSIM Blue , который активно продвигается Mouser-ом. Скачать его можно там же — ссылка . Также заранее скажу, что в рамках данной статьи я не буду углубляться в схемотехнические изыски и забивать вам голову лишними на данном этапе вещами, просто знайте, что все немного сложнее в реальном железе будет.

Измерение тока

Это первый пункт в нашей цепочке и наверное самый простой для понимания. Измерить ток в цепи можно несколькими способами и у каждого есть свои достоинства и недостатки, какой из них применить конкретно в вашей задаче — решать только вам. Я же расскажу, опираясь на свой опыт, о этих самых достоинствах и недостатках. Часть из них «общепринятые», а часть мои мироощущения, прошу заметить, что как какую-то истину даже не пытаюсь претендовать.

1) Токовый шунт . Основа основ, «работает» все на том же великом и могучем законе Ома. Самый простой, самый дешевый, самый быстрый и вообще самый самый способ, но с рядом недостатков:

А) Отсутствие гальванической развязки . Ее вам придется реализовывать отдельно, например, с помощью быстродействующего оптрона. Реализовать это не сложно, но требует дополнительного места на плате, развязанного dc/dc и прочие компоненты, которые стоят денег и добавляют габаритных размеров. Хотя гальваническая развязка нужна далеко не всегда, разумеется.

Б) На больших токах ускоряет глобальное потепление . Как я ранее писал, «работает» это все на законе Ома, а значит греется и греет атмосферу. Это приводит к уменьшению КПД и необходимости охлаждать шунт. Есть способ минимизировать этот недостаток — уменьшить сопротивления шунта. К сожалению бесконечно уменьшать его нельзя и вообще я бы не рекомендовал уменьшать его менее 1 мОм , если у вас пока еще мало опыта, ибо возникает необходимость борьбы с помехами и повышаются требования к этапу конструирования печатной платы.

В своих устройствах я люблю использовать вот такие шунты PA2512FKF7W0R002E:

Измерение тока происходит путем измерения падения напряжения на шунте, например, при протекании тока 30А на шунте будет падение:

То есть, когда мы получим на шунте падение 60 мВ — это будет означать, что мы достигли предела и если падение увеличится еще, то нужно будет отключать наше устройство или нагрузку. Теперь давайте посчитаем сколько тепла выделится на нашем шунте:

Не мало, правда? Этот момент надо учитывать, т.к. предельная мощность моего шунта составляет 2 Вт и превышать ее нельзя, так же не стоит припаивать шунты легкоплавким припоем — отпаяться может, видел и такое.

• Используйте шунты, когда у вас большое напряжение и не сильно большие токи
• Следите за количеством выделяемого на шунте тепла
• Используйте шунты там, где нужно максимальное быстродействие
• Используйте шунты только из специальным материалов: константана, манганина и подобных

2) Датчики тока на эффекте Холла . Тут я допущу себе собственную классификацию, которая вполне себе отражает суть различных решений на данном эффекте, а именно: дешевые и дорогие .

А) Дешевые , например, ACS712 и подобные. Из плюсов могу отметить простоту использования и наличия гальванической развязки, на этом плюсы кончаются. Основным недостатком является крайне нестабильное поведение под воздействием ВЧ помех. Любой dc/dc или мощная реактивная нагрузка — это помехи, то есть в 90% случаев данные датчики бесполезны, ибо «сходят с ума» и показывают скорее погоду на Марсе. Но не зря же их делают?

Они имеют гальваническую развязку и могут измерять большие токи? Да. Не любят помехи? Тоже да. Куда же их поставить? Правильно, в систему мониторинга с низкой ответственностью и для измерения тока потребления с аккумуляторов. У меня они стоят в инверторах для СЭС и ВЭС для качественной оценки тока потребления с АКБ, что позволяет продлить жизненный цикл аккумуляторов. Выглядят данные датчики вот так:

Б) Дорогие . Имеют все плюсы дешевых, но не имеют их минусов. Пример такого датчика LEM LTS 15-NP :

Что мы имеем в итоге:
1) Высокое быстродействие;
2) Гальваническую развязку;
3) Удобство использования;
4) Большие измеряемые токи независимо от напряжения;
5) Высокая точность измерения;
6) Даже «злые» ЭМИ не мешают работе и не; влияют на точность.

Но в чем тогда минус? Те, кто открывали ссылку выше однозначно его увидели — это цена. 18$, Карл! И даже на серии 1000+ штук цена не упадет ниже 10$, а реальная закупка будет по 12-13$. В БП за пару баксов такое не поставить, а как хотелось бы… Подведем итог:

А) Это лучшее решение в принципе для измерения тока, но дорогое;
б) Применяйте данные датчики в тяжелых условиях эксплуатации;
в) Применяете эти датчики в ответственных узлах;
г) Применяйте их если ваше устройство стоит очень много денег, например, ИБП на 5-10 кВт, там он себя однозначно оправдает, ведь цена устройства будет несколько тысяч $.

3) Трансформатор тока . Стандартное решение во многих устройствах. Минуса два — не работают с постоянным током и имеют нелинейные характеристики. Плюсы — дешево, надежно и можно измерять просто огромнейшие токи. Именно на трансформаторах тока построены системы автоматики и защиты в РУ-0.4, 6, 10, 35 кВ на предприятиях, а там тысячи ампер вполне себе нормальное явление.

Честно говоря, я стараюсь их не использовать, ибо не люблю, но в различных шкафах управления и прочих системах на переменном токе все таки ставлю, т. к. стоят они пару $ и дают гальваническую развязку, а не 15-20$ как LEM-ы и свою задачу в сети 50 Гц отлично выполняют. Выглядят обычно вот так, но бывают и на всяких EFD сердечниках:

Пожалуй с методами измерения тока можно закончить. Я рассказал об основных, но разумеется не обо всех. Для расширения собственного кругозора и знаний, советую дополнительно хотя бы погуглить да посмотреть различные датчики на том же digikey.

Усиление измеренного падения напряжения

Дальнейшее построение системы защиты пойдет на базе шунта в роли датчика тока. Давайте строить систему с ранее озвученным значением тока в 30А. На шунте мы получаем падение 60 мВ и тут возникают 2 технические проблемы:

А) Измерять и сравнивать сигнал с амплитудой 60 мВ неудобно. АЦП имеют обычно диапазон измерений 3.3В, то есть при 12 битах разрядности мы получаем шаг квантования:

Это означает, что на диапазон 0-60 мВ, который соответствует 0-30А мы получим небольшое количество шагов:

Получаем, что разрядность измерения будет всего лишь:

Стоит понимать, что это идеализированная цифра и в реальности они будет в разы хуже, т.к. АЦП сам по себе имеет погрешность, особенно в районе нуля. Конечно АЦП для защиты мы использовать не будем, но измерять ток с этого же шунта для построения системы управления придется. Тут задача была наглядно объяснить, но это так же актуально и для компараторов, которые в районе потенциала земли (0В обычно) работают весьма нестабильно, даже rail-to-rail.

Б) Если мы захотим протащить по плате сигнал с амплитудой 60 мВ, то через 5-10 см от него ничего не останется из-за помех, а в момент КЗ рассчитывать на него точно не придется, т.к. ЭМИ дополнительно возрастут. Конечно можно схему защиты повесить прямо на ногу шунта, но от первой проблемы мы не избавимся.

Для решения данных проблем нам понадобится операционный усилитель (ОУ). Рассказывать о том, как он работает не буду — тема отлично гуглится, а вот о критичных параметрах и выборе ОУ мы поговорим. Для начала давайте определимся со схемой. Я говорил, что особых изяществ тут не будет, поэтому охватим ОУ отрицательной обратной связью (ООС) и получим усилитель с известным коэффициентов усиления. Данное действия я смоделирую в MultiSIM (картинка кликабельна):

Скачать файл для симуляции у себя можно — .

Источник напряжения V2 выполняет роль нашего шунта, вернее он симулирует падение напряжения на нем. Для наглядности я выбрал значение падения равное 100 мВ, теперь нам нужно усилить сигнал так, чтобы перенести его в более удобное напряжение, обычно между 1/2 и 2/3 V ref . Это позволит получить большое количество шагов квантования в диапазон токов + оставить запас на измерения, чтобы оценить насколько все плохо и посчитать время нарастания тока, это важно в сложных системах управления реактивной нагрузкой. Коэффициент усиления в данном случае равен:

Таким образом мы имеем возможность усилить сигнал наш сигнал до требуемого уровня. Теперь рассмотрим на какие параметры стоит обратить внимание:

• ОУ должен быть rail-to-rail, чтобы адекватно работать с сигналами около потенциала земли (GND)
• Стоит выбирать ОУ с высокой скоростью нарастания выходного сигнала. У моего любимого OPA376 этот параметр равен 2В/мкс, что позволяет достигать максимальное выходное значение ОУ равное VCC 3.3В всего за 2 мкс. Этого быстродействия вполне достаточно, чтобы спасти любой преобразователь или нагрузку с частотами до 200 кГц. Данные параметры стоит понимать и включать голову при выборе ОУ, иначе есть шанс поставить ОУ за 10$ там, где хватило бы и усилителя за 1$
• Полоса пропускания, выбираемого ОУ, должна быть как минимум в 10 раз больше, чем максимальная частота коммутации нагрузки. Опять же ищите «золотую середину» в соотношение «цена/ТТХ», все хорошо в меру

В большинстве своих проектов я использую ОУ от Texas Instruments — OPA376, его ТТХ хватает для реализации защиты в большинстве задач и ценник в 1$ вполне себе хорош. Если вам необходимо дешевле, то смотрите на решения от ST, а если еще дешевле, то на Microchip и Micrel. Я по религиозным соображениям использую только TI и Linear, ибо оно мне нравится и сплю так спокойнее.

Добавляем реализм в систему защиты

Давайте теперь в симуляторе добавим шунт, нагрузку, источник питания и прочие атрибуты, которые приблизят нашу модель к реальности. Полученный результат выглядит следующим образом (картинка кликабельная):

Скачать файл симуляции для MultiSIM можно — .

Тут уже мы видим наш шунт R1 с сопротивлением все те же 2 мОм, источник питания я выбрал 310В (выпрямленная сеть) и нагрузкой для него является резистор 10.2 Ом, что опять по закону Ома дает нам ток:

На шунте как видите падают, ранее посчитанные, 60 мВ и их мы усиливаем с коэффициентом усиления:

На выходе мы получаем усиленный сигнал с амплитудой 3.1В. Согласитесь, его уже и на АЦП можно подать, и на компаратор и протащить по плате 20-40 мм без каких либо опасений и ухудшения стабильности работы. С этим сигналом мы и будем далее работать.

Сравнение сигналов с помощью компаратора

Компаратор — это схема, которая принимает на вход 2 сигнала и в случае если амплитуда сигнала на прямом входе (+) больше, чем на инверсном (-), то на выходе появляется лог. 1 (VCC). В противном случае лог. 0 (GND).

Формально любой ОУ можно включить как компаратор, но такое решение по ТТХ будет уступать компаратору по быстродействию и соотношению «цена/результат». В нашем случае, чем выше быстродействие, тем выше вероятность, что защита успеет отработать и спасти устройство. Я люблю применять компаратор, опять же от Texas Instrumets — LMV7271 . На что стоит обратить внимание:

• Задержка срабатывания, по факту это основной ограничитель быстродействия. У указанного выше компаратора это время около 880 нс, что достаточно быстро и во многих задачах несколько избыточно по цене в 2$ и вы можете подобрать более оптимальный компаратор
• Опять же — советую использовать rail-to-rail компаратор, иначе на выходе у вас будет не 5В, а меньше. Убедиться в этом вам поможет симулятор, выберите что-то не rail-to-rail и поэкспериментируйте. Сигнал с компаратора обычно подается на вход аварии драйверов (SD) и хорошо бы иметь там устойчивый TTL сигнал
• Выбирайте компаратор с выходом push-pull, а не open-drain и другие. Это удобно и имеем прогнозируемые ТТХ по выходу

Теперь давайте добавим компаратор в наш проект в симуляторе и посмотрим на его работу в режиме, когда защита не сработала и ток не превышает аварийный (кликабельная картинка):

Скачать файл для симуляции в MultiSIM можно — .

Что нам нужно… Нужно в случае превышения тока более 30А, чтобы на выходе компаратора был лог. 0 (GND), этот сигнал будет подавать на вход SD или EN драйвера и выключать его. В нормальном состоянии на выходе должна быть лог. 1 (5В TTL) и включать работу драйвера силового ключа (например, «народный» IR2110 и менее древние).

Возвращаемся к нашей логике:
1) Измерили ток на шунте и получили 56.4 мВ;
2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 2.88В;
3) На прямой вход компаратора подаем опорный сигнал с которым будем сравнивать. Его задаем с помощью делителя на R2 и выставляет 3.1В — это соответствует току примерно в 30А. Данным резистором регулируется порог срабатывания защиты!
4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3.1В > 2.88В. На прямом входу (+) напряжение выше, чем на инверсном входе (-), значит ток не превышен и на выходе лог. 1 — драйвера работают, а наш светодиод LED1 не горит.

Теперь увеличиваем ток до значения >30А (крутим R8 и уменьшаем сопротивление) и смотрим на результат (кликабельная картинка):

Давайте пересмотри пункты из нашей «логики»:
1) Измерили ток на шунте и получили 68.9 мВ;
2) Усилили наш сигнал с коэффициентом 50.78 и получили на выходе ОУ 3.4В;
4) Теперь сигнал с выхода ОУ подаем на инверсный и сравниваем два сигнала: 3.1В

Почему аппаратная?

Ответ на этот вопрос простой — любое программируемое решение на МК, с внешним АЦП и прочее, могут попросту «зависнуть» и даже если вы достаточно грамотный софтописатель и включили сторожевой таймер и прочие защиты от зависания — пока оно все обработается ваше устройство сгорит.

Аппаратная защита позволяет реализовать систему с быстродействием в пределах нескольких микросекунд, а если бюджет позволяет, то в пределах 100-200 нс, чего достаточно вообще для любой задачи. Также аппаратная защита не сможет «зависнуть» и спасет устройство, даже если по каким-то причинам ваш управляющий микроконтроллер или DSP «зависли». Защита отключит драйвер, ваша управляющая схема спокойно перезапустится, протестирует аппаратную часть и либо подаст ошибку, например, в Modbus или запустится если все хорошо.

Тут стоит отметить, что в специализированных контроллерах для построения силовых преобразователей есть специальные входы, которые позволяют аппаратно отключить генерацию ШИМ сигнала. Например, у всеми любимого STM32 для этого есть вход BKIN.

Отдельно стоит сказать еще про такую вещь как CPLD. По сути это набор высокоскоростной логики и по надежности оно сопоставимо с аппаратным решением. Вполне здравым смыслом будет поставить на плату мелкую CPLD и реализовать в ней и аппаратные защиты, и deadtime и прочие прелести, если мы говорим о dc/dc или каких-то шкафах управления. CPLD позволяет сделать такое решение очень гибким и удобным.

Эпилог

На этом пожалуй и все. Надеюсь вам было интересно читать данную статью и она даст вам какие-то новые знания или освежит старые. Всегда старайтесь заранее думать какие модули в вашем устройстве стоит реализовать аппаратно, а какие программно. Часто реализация аппаратная на порядки проще реализации программной, а это ведет с экономии времени на разработке и соответственно ее стоимости.

Формат статьи без «железа» для меня новый и попрошу высказать ваше мнение в опросе.

Многие самодельные блоки имеют такой недостаток, как отсутствие защиты от переполюсовки питания. Даже опытный человек может по невнимательности перепутать полярность питания. И есть большая вероятность что после этого зарядное устройство придет в негодность.

В этой статье будет рассмотрено 3 варианта защит от переполюсовки , которые работают безотказно и не требуют никакой наладки.

Вариант 1

Это защита наиболее простая и отличается от аналогичных тем, что в ней не используются никакие транзисторы или микросхемы. Реле, диодная развязка – вот и все ее компоненты.

Работает схема следующим образом. Минус в схеме общий, поэтому будет рассмотрена плюсовая цепь.

Если на вход не подключен аккумулятор, то реле находится в разомкнутом состоянии. При подключении аккумулятора плюс поступает через диод VD2 на обмотку реле, вследствие чего контакт реле замыкается, и основной ток заряда протекает на аккумулятор.

Одновременно загорается зеленый светодиодный индикатор, свидетельствуя о том, что подключение правильное.

И если теперь убрать аккумулятор, то на выходе схемы будет напряжение, поскольку ток от зарядного устройства будет продолжать поступать через диод VD2 на обмотку реле.

Если перепутать полярность подключения, то диод VD2 окажется заперт и на обмотку реле не поступит питание. Реле не сработает.

В этом случае загорится красный светодиод, который нарочно подключен неправильным образом. Он будет свидетельствовать о том, что нарушена полярность подключения аккумулятора.

Диод VD1 защищает цепь от самоиндукции, которая возникает при отключении реле.

В случае внедрения такой защиты в , стоит взять реле на 12 В. Допустимый ток реле зависит только от мощности . В среднем стоит использовать реле на 15-20 А.

Эта схема до сих пор не имеет аналогов по многим параметрам. Она одновременно защищает и от переполюсовки питания, и от короткого замыкания.

Принцип работы этой схемы следующий. При нормальном режиме работы плюс от источника питания через светодиод и резистор R9 открывает полевой транзистор, и минус через открытый переход «полевика» поступает на выход схемы к аккумулятору.

При переполюсовке или коротком замыкании ток в цепи резко возрастает, вследствие чего образуется падение напряжения на «полевике» и на шунте. Такое падение напряжение достаточно для срабатывания маломощного транзистора VT2. Открываясь, последний запирает полевой транзистор, замыкая затвор с массой. Одновременно загорается светодиод, поскольку питание для него обеспечивается открытым переходом транзистора VT2.

Из-за высокой скорости реагирования эта схема гарантированно защитит при любой проблеме на выходе.

Схема очень надежна в работе и способна оставаться в состоянии защиты бесконечно долгое время.

Это особо простая схема, которую даже схемой трудно назвать, поскольку в ней использовано всего 2 компонента. Это мощный диод и предохранитель. Этот вариант вполне жизнеспособен и даже применяется в промышленных масштабах.

Питание с зарядного устройства через предохранитель поступает на аккумулятор. Предохранитель подбирается исходя из максимального тока зарядки. Например, если ток 10 А, то предохранитель нужен на 12-15 А.

Диод подключен параллельно и закрыт при нормальной работе. Но если перепутать полярность, диод откроется и случится короткое замыкание.

А предохранитель – это слабое звено в этой схеме, который сгорит в тот же миг. Его после этого придется менять.

Диод следует подбирать по даташиту исходя из того, что его максимальный кратковременный ток был в несколько раз больше тока сгорания предохранителя.

Такая схема не обеспечивает стопроцентную защиту, поскольку бывали случаи, когда зарядное устройство сгорало быстрее предохранителя.

Итог

С точки зрения КПД, первая схема лучше других. Но с точки зрения универсальности и скорости реагирования, лучший вариант – это схема 2. Ну а третий вариант часто применяется в промышленных масштабах. Такой вариант защиты можно увидеть, к примеру, на любой автомагнитоле.

Все схемы, кроме последней, имеют функцию самовосстановления, то есть работа восстановится, как только будет убрано короткое замыкание или изменится полярность подключения аккумулятора.

Прикрепленные файлы:

Как сделать простой Повер Банк своими руками: схема самодельного power bank

Это невероятно полезное приспособление, которое защитит ваш дом от короткого замыкания при проверке каких-либо тестируемых приборов. Бывают случаи, когда необходимо проверить электроприбор на отсутствие КЗ, к примеру, после ремонта. И чтобы не подвергать свою сеть опасности, подстраховаться и избежать неприятных последствий, как раз и поможет это очень простое устройство.

Понадобится

• Розетка накладная.
• Выключатель клавишный, накладной.
• Лампочка накаливания 40 — 100 Вт с патроном.
• Провод двухжильный в двойной изоляции 1 метр.
• Вилка разборная.
• Саморезы.

Все детали будут крепиться к деревянному квадрату из ДСП или другого материала.

Патрон для лампочки лучше использовать настенный, но если у вас такого нет делаем скобу для обхвата из тонкой жести.

И вываливаем квадратик из толстой древесины.

Будет крепится так.

Сборка розетки с защитой от короткого замыкания

Схема всей установки.

Как видите, все элементы соединены последовательно.
Первым делом собираем вилку, подключая к ней провод.

Так как розетка и выключатель настенные, круглым напильником сбоку сделаем пропилы для провода. Это можно сделать острым ножом.

Приворачиваем деревянный квадратик к основанию саморезами. Подберите такие, чтобы они не прошли насквозь.

Приворачиваем патрон с лампой скобой к деревянному квадратику.

Разбираем розетку и выключатель. Приворачиваем саморезами к основанию.

Подключаем провода к патрону.

Для полной надежности все провода пропаяны. То есть: зачищаем, сгибаем колечко, пропаиваем паяльником с припоем и флюсом.

Провод питания фиксируем капроновыми стяжками.

Схема собрана, установка готова к проверке.

Для пробы в розетку вставляем зарядник от сотового телефона. Нажимаем выключатель — лампа не светит. Значит короткого замыкания нет.

Затем берем нагрузку помощнее: блок питания от компьютера. Включаем. Лампа накаливания в начале вспыхивает, а затем гаснет. Это нормально, так как в блоке имеются мощные конденсаторы, которые в начале заражаются.

Имитируем КЗ — вставляем в розетку пинцет. Включаем, лампа светит.

Вот такой замечательный и очень нужный прибор.

Такая установка подходит не только для маломощных приборов, но и для мощных. Конечно стиральная машинка или электрическая плитка не заработают, но по яркости свечения можно понять, что КЗ отсутствует.
Лично я, почти всю свою жизнь пользуюсь подобным девайсом, проверяя на ней все вновь собранные .

Представленные ниже радиолюбительские схемы защиты блоков питания или зарядных устройств могут совместно работать практически с любыми источниками — сетевыми, импульсными и аккумуляторными батареями. Схемотехническая реализация этих конструкция относительна проста и доступна для повторения даже начинающим радиолюбителем.

Силовая часть выполнена на мощном полевом транзистор. В процессе работы он не перегревается, поэтому теплоотвод можно не использовать. Устройство одновременно является отлично защитой от переплюсовки, перегрузки и короткого замыкания в выходной цепи, ток срабатывания можно подобрать подбором резистора шунта, в нашем случае он составляет 8 Ампер, использовано 6 параллельно подключенных сопротивлений мощностью 5 ватт 0,1 Ом. Шунт можно сделать также из сопротивления мощностью 1-3 ватт.

Более точно защиту можно подстроить путем регулировки сопротивления подстроечного резистора. При коротком замыкании и перегрузке на выходе, защита почти сразу сработает, отключив блок питания. О сработавшей защите подскажет светодиод. Даже при замыкании выхода на 30-40 секунд, полевик остается почти холодным. Его тип не критичен, подойдут практически любые силовые ключи с током 15-20 Ампер на рабочее напряжение 20-60 Вольт. Отлично подойдут транзисторы из серии IRFZ24, IRFZ40, IRFZ44, IRFZ46, IRFZ48 или более мощные.

Данный вариант схемы будет полезен автолюбителям в роли защиты зарядного устройства для свинцовых аккумуляторов, если вдруг перепутаете полярность подсоединения, то с ЗУ ничего страшного не случится.

Благодаря быстрому срабатыванию защиты, ее можно отлично использовать для импульсных схем, при коротком замыкании защита сработает гораздо быстрее, чем перегорят силовые ключи импульсного БП. Конструкция подойдет также для импульсных инверторов, в роли токовой защиты.

Защита от короткого замыкания на MOSFET-транзисторе

Если в ваших блоках питания и ЗУ для переключения нагрузки используется полевой транзистор (MOSFET), то вы можете легко добавить в такую схему защиту от короткого замыкания или перегрузки. В данном примере мы будем применять внутреннее сопротивление RSD, на котором возникает падение напряжения, пропорциональное току, идущему через MOSFET.

Напряжение, следующее через внутренний резистор, может регистрироваться с помощью компаратора или даже транзистора, переключающегося при напряжении уровнем от 0.5 В, т.е, можно отказаться от применения токочувствительного сопротивления (шунта), на котором обычно возникает излишек напряжения. За компаратором можно следить с помощью микроконтроллера. В случае КЗ или перегрузки программно можно запустить ШИМ-регулирование, сигнализацию, аварийную остановку). Возможно также подсоединение выхода компаратора к затвору полевого транзистора, если при возникновении КЗ нужно сразу же отключить полевик.

Блок питания с системой защиты от КЗ

Когда мы включаем , напряжения на выходе не сразу достигают нужного значения, а примерно через 0.02 секунды, и чтобы исключить подачу пониженного напряжения на компоненты ПК, существует специальный сигнал «power good», также иногда называемый «PWR_OK» или просто «PG», который подаётся, когда напряжения на выходах +12В, +5В и +3.3В достигают диапазона корректных значений. Для подачи этого сигнала выделена специальная линия на ATX разъёме питания, подключаемого к (№8, серый провод).

Ещё одним потребителем этого сигнала является схема защиты от подачи пониженного напряжения (UVP) внутри БП, о которой ещё пойдёт речь – если она будет активна с момента включения на БП, то она просто не даст компьютеру включиться, сразу отключая БП, поскольку напряжения будут заведомо ниже номинальных. Поэтому эта схема включается только с подачей сигнала Power Good.

Этот сигнал подаётся схемой мониторинга или ШИМ-контроллером (широтно-импульсная модуляция, применяемая во всех современных импульсных БП, из-за чего они и получили своё название, английская аббревиатура – PWM, знакомая по современным кулерам – для управления их частотой вращения подаваемый на них ток модулируется подобным образом.)

Диаграмма подачи сигнала Power Good согласно спецификации ATX12V.
VAC — входящее переменное напряжение, PS_ON# — сигнал «power on», который подаётся при нажатии кнопки включения на системном блоке.»O/P» — сокращение для «operating point», т.е. рабочее значение. И PWR_OK — это и есть сигнал Power Good. T1 меньше чем 500 мс, T2 находится между 0.1 мс и 20 мс, T3 находится между 100 мс and 500 мс, T4 меньше или равно 10 мс, T5 больше или равно 16 мс и T6 больше или равно 1 мс.

Защита в обоих случаях реализована при помощи одной и той же схемы, мониторящей выходные напряжения +12В, +5В и 3.3В и отключающей БП в случае если одно из них окажется выше (OVP — Over Voltage Protection) или ниже (UVP — Under Voltage Protection) определённого значения, которое также называют «точкой срабатывания». Это основные типы защиты, которые в настоящее время присутствуют фактически во всех , более того, стандарт ATX12V требует наличия OVP.

Некоторую проблему составляет то, что и OVP, и UVP обычно сконфигурированы так, что точки срабатывания находятся слишком далеко от номинального значения напряжения и в случае с OVP это является прямым соответствием стандарту ATX12V:

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	13.4 V	15.0 V	15.6 V
+5 V	5.74 V	6.3 V	7. 0 V
+3.3 V	3.76 V	4.2 V	4.3 V

Т.е. можно сделать БП с точкой срабатывания OVP по +12В на 15.6В, или +5В на 7В и он всё ещё будет совместим со стандартом ATX12V.

Такой будет длительное время выдавать, допустим, 15В вместо 12В без срабатывания защиты, что может привести к выходу из строя компонентов ПК.

С другой стороны, стандарт ATX12V чётко оговаривает, что выходные напряжения не должны отклоняться более чем на 5% от номинального значения, но при этом OVP может быть конфигурирована производителем БП на срабатывание при отклонении в 30% по линиям +12В и +3.3В и в 40% — по линии +5В.

Производители выбирают значения точек срабатывания используя ту или иную микросхему мониторинга или ШИМ-контроллера, потому что значения этих точек жёстко заданы спецификациями той или иной конкретной микросхемы.

Как пример возьмём популярную микросхему мониторинга PS223 , которая используется в некоторых , которые до сих присутствуют на рынке. Эта микросхема имеет следующие точки срабатывания для режимов OVP и UVP:

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	13.1 V	13.8 V	14.5 V
+5 V	5.7 V	6.1 V	6.5 V
+3.3 V	3.7 V	3.9 V	4.1 V

Выход	Минимум	Обычно	Максимум
+12 V	8.5 V	9. 0 V	9.5 V
+5 V	3.3 V	3.5 V	3.7 V
+3.3 V	2.0 V	2.2 V	2.4 V

Другие микросхемы предоставляют другой набор точек срабатывания.

И ещё раз напоминаем вам, насколько далеко от нормальных значений напряжения обычно сконфигурированы OVP и UVP. Для того, чтобы они сработали, блок питания должен оказаться в весьма сложной ситуации. На практике, дешёвые БП, не имеющие кроме OVP/UVP других типов защиты, выходят из строя раньше, чем срабатывает OVP/UVP.

В случае с этой технологией (англоязычная аббревиатура OCP — Over Current Protection) есть один вопрос, который следовало бы рассмотреть более подробно. По международному стандарту IEC 60950-1 в компьютерном оборудовании ни по одному проводнику не должно передаваться более 240 Вольт-ампер, что в случае с постоянным током даёт 240 Ватт. Спецификация ATX12V включает в себя требование о защите от превышения по току во всех цепях. В случае с наиболее нагруженной цепью 12Вольт мы получаем максимально допустимый ток в 20Ампер. Естественно, такое ограничение не позволяет изготовить БП мощностью более 300Ватт, и для того, чтобы его обойти, выходную цепь +12В стали разбивать на две или более линий, каждая из которых имела собственную схему защиты от перегрузки по току. Соответственно, все выводы БП, имеющие +12В контакты, разбиваются на несколько групп по количеству линий, в некоторых случая на них даже наносится цветовая маркировка, чтобы адекватно распределять нагрузку по линиям.

Однако во многих дешёвых БП с заявленными двумя линиями +12В на практике используется только одна схема защиты по току, а все +12В провода внутри подключаются к одному выходу. Для того, чтобы реализовать адекватную работу такой схемы, защита от нагрузки по току срабатывает не при 20А, а при, например, 40А, и ограничение максимального тока по одному проводу достигается тем, что в реальной системе нагрузка в +12В всегда распределена по нескольким потребителям и ещё большему количеству проводов.

Более того, иногда разобраться, используется ли в данном конкретном БП отдельная защита по току для каждой линии +12В можно, только разобрав его и посмотрев на количество и подключение шунтов, используемых для измерения силы тока (в некоторых случаях количество шунтов может превышать количество линий, поскольку для измерения силы тока на одной линии могут использоваться несколько шунтов).

Различные типы шунтов для измерения силы тока.

Ещё одним интересным моментом является то, что в отличие от защиты от повышенного/пониженного напряжения допустимый уровень тока регулируется производителем БП, путём подпаивания резисторов того или иного номинала к выходам управляющей микросхемы. А на дешёвых БП, несмотря на требования стандарта ATX12V, эта защита может быть установлена только на линии +3.3В и +5В, либо отсутствовать вовсе.

Как следует из её названия (OTP — Over Temperature Protection), защита от перегрева выключает блок питания, если температура внутри его корпуса достигает определённого значения. Ей оснащены далеко не все блоки питания.

В блоках питания можно увидеть термистор, прикреплённый к радиатору (хотя в некоторых БП он может быть припаян прямо к печатной плате). Этот термистор соединён с цепью управления скоростью вращения вентилятора, он не используется для защиты от перегрева. В БП, оборудованных защитой от перегрева, обычно используется два термистора – один для управления вентилятором, другой, собственно для защиты от перегрева.

Защита от короткого замыкания (SCP — Short Circuit Protection) – вероятно, самая старая из подобных технологий, потому что её очень легко реализовать при помощи пары транзисторов, не задействуя микросхему мониторинга. Эта защита обязательно присутствует в любом БП и отключает его в случае короткого замыкания в любой из выходных цепей, во избежание возможного пожара.

Блок питания с защитой от перегрузок

Очень часто, разрабатывая и (или) налаживая различные схемы, возникает потребность в блоке питания. Да не простом, а с регулировкой выходного напряжения, защитой от перегрузок и низким уровнем пульсаций. В основном, в таких источниках используются микросхемные стабилизаторы, которые управляют работой регулирующего транзистора. Однако если воспользоваться популярными операционными усилителями, скажем из серии К140, то появляется возможность в короткие сроки собрать простой, надежный и удобный блок питания с защитой от короткого замыкания.

Принципиальная схема блока питания представлена чуть выше, рассмотрим работу устройства. Сетевое напряжение попадает на первичную обмотку, с нее через магнитопровод оно переходит на вторичную. Далее напряжение преобразуется в постоянное благодаря диодному мосту VD1, а конденсатор C1 служит для сглаживания пульсаций. Светодиод HL1 загораясь, показывает подключение стабилизированного блока питания к сети. Далее напряжение поступает на «составной» транзистор, который состоит из VT2 и VT4, а управляет ими микросхема DA1. Операционный усилитель сравнивает опорное напряжение, которое формирует стабилитрон VD2, и напряжение, которое снимается с резистивного делителя R2R3R4. Сигнал рассогласования изменяет базовый ток «составного» транзистора, и как следствие выходное напряжение поддерживается постоянным, независимым от тока нагрузки. При номиналах, указанных на схеме и опорном напряжении около 3,3 В, выходное напряжение можно регулировать от 3,3 до 18 В.

Цепь, образованная светодиодом HL2 и полевым транзистором VT1, предназначена для индикации напряжения на выходе стабилизатора.

В данном стабилизированном блоке питания, для защиты от короткого замыкания или перегрузки применен транзистор VT3, который в режиме насыщения переключает выход микросхемы DA1 на общий провод, тем самым запирая составной транзистор. В результате, в режиме перегрузки светодиод HL1 тухнет, а напряжение на выходе блока питания падает до 1,5 В. В таком состоянии источник питания будет находится до тех пор, пока не будет устранена причина перегрузки. Ток срабатывания защиты можно изменить, увеличивая сопротивления резистора R8 ток срабатывания уменьшается, и наоборот.

О деталях. В схеме допустимо использовать практически любые операционные усилители, со своими цепями коррекции и напряжением питания ±15 В. Диодный мост КЦ405 можно заменить другим, с возможно большим током. А в том случае, если выходной ток источника питания должен быть более 1А, то и диоды следует установить более мощные, например серии КД245 или КД248.

Транзистор VT1 можно заменить на КП103Л или КП103М. А вместо КТ315Г можно применить транзисторы из этой же серии с индексами В, Г, Д и Е. Транзистор VT4 — любой из серии КТ807 или же КТ805. Его необходимо установить на теплоотвод площадью не менее 100 см². Если заменить стабилитрон КС133 другим, к примеру КС147, КС156 или КС168, то можно повысить начальное напряжение на выходе стабилизатора.

Резистор R8 составляется из двух резисторов сопротивлением по 1 Ом (1 Вт), включенных параллельно. Данный резистор можно сделать и из нихромовой проволоки, которая намотана поверх керамической оправки. В качестве регулировочного резистора R3, лучше использовать резистор серии СП-1 с линейной характеристикой. А вот маленькие резисторы типа СП-3 применять в конструкции не рекомендуется, так как с ними трудно выставить требуемое напряжение.

Трансформатор следует выбирать исходя из того, что он должен обеспечивать необходимый ток, при этом напряжении вторичной обмотки должно быть не более 24 В. Можно взять и готовый, к примеру ТВК-110, у него вторичную обмотку следует намотать проводом ПЭЛ диаметром 0,6 мм и количеством витков 220.

скачать архив

Схема автоматического ограничителя постоянного тока, простой способ защитить блок питания от перегрузки по току и короткого замыкания в цепи электрической нагрузки.

 

 

 

 

Как правило у большинства простой электронной и электрической аппаратуры используются такие же простые блоки питания, которые не имеют внутри себя защиты от перегрузки и короткого замыкания. И нередки случаи, когда при коротком замыкании, произошедшем на устройстве, выходит из строя блок питания, который и обеспечивает током данный прибор. Но не всегда замена такого блока питания может обойтись в копейки. Чтобы обезопасить как блок питания, так и само питаемое устройство от поломки из-за перегрузки или КЗ можно собрать достаточно простую схему защиты.

 

 

Как видно сама схема очень проста, имеет минимум компонентов. По стоимости обойдется практически в копейки, а то и вовсе бесплатно, если имеются свои электронные детали. Для тех кто не совсем понимает сам принцип действия данной схемы защиты от токовых перегрузок и коротких замыканий поясню ее работу. В принципе тут все просто. Итак, имеются два биполярных транзистора. Первый транзистор VT1 является силовым, и выполняет роль ограничителя тока. Данный транзистор в схеме поставлен типа КТ817. Максимальный ток коллекторно-эмиттерного перехода у него до 3 ампер. Если этого тока Вам мало, то естественно, VT1 должен быть заменен на более мощный (например КТ819 с коллекторным током до 10 А). Поскольку токи при перегрузке или КЗ могут быть относительно немалые, и данный транзистор может быстро нагреваться, то желательно изначально предусмотреть охлаждающий радиатор подходящих размеров.

 

 

 

 

Резистор R1 задает смещение транзистору VT1, чтобы на его базу поступает положительный потенциал, что в свою очередь даст возможность быть открытым коллекторно-эмиттерному переходу в нормальном режиме работы схемы. То есть, если в схеме будет только эти два компонента (VT1 и R1), то нагрузка будет работать, так как на нее будет подаваться напряжение и поступать ток из-за полностью открытого транзистора VT1.

 

А вот чтобы данный транзистор закрывался, при перегрузке и коротком замыкании, и нужны другие элементы схемы. Теперь о том, какова роль второго транзистора VT2. По мощности он гораздо меньше первого, так как через него будут проходить относительно малые токи. При своем открытии транзистор VT2 подает отрицательный потенциал (минус) на базу первого транзистора, что в свою очередь его начинает закрывать. И получается, что VT1 будет полностью открыт, когда VT2 полностью закрыт, а когда VT2 полностью открывается, то VT1 полностью закрывается и прекращает подачу электроэнергии на питаемое устройство (нагрузку).

 

Теперь о роли резисторов R2 и R3 в данной схеме. Датчиком тока является резистор R3. Его сопротивление крайне мало и может быть от 0,1 Ома до 5 или 10 Ом. Именно величиной сопротивления этого резистора и задается предел силы тока, при котором схема начнет ограничивать этот самый ток в выходной цепи питания. Пожалуй, лучше даже будет поставить на место R3 не постоянный резистор, а переменный или подстроечный величиной 5-10 Ом. Учтите, что этот резистор должен быть мощностью не менее 2 Вт, а то и больше.

 

С правого бока схемы можно увидеть три последовательно соединенных резистора. Это аналогия сопротивлений R3, R нагрузки и проводимости транзисторного коллекторно-эмиттерного перехода VT1. То есть, как известно при изменении сопротивления на одном из последовательно соединенных резисторах начинает происходить перераспределение электрического напряжения. Если сопротивление нагрузки уменьшится при перегрузке или коротком замыкании, то на ней уменьшится и напряжение. Вместо этого напряжение увеличится на транзисторном переходе и на резисторе R3. Естественно, поскольку R3 соединен параллельно с базо-эмиттерным переходом транзистора VT2 (через резистор R2), то увеличенное напряжение резистора R3 начнет открывать транзистор VT2. Резистор R2 нужен для ограничения тока, и более точной настройки величины тока, при котором уже будет происходить токоограничение и защита схемы нагрузки.

 

В итоге мы имеем такой процесс. Когда ток меньше порога срабатывания этой схемы (зависящий от величины сопротивления R3), то VT2 закрыт, а VT1 открыт, на нагрузку поступает сила тока в полном объеме. А когда ток в цепи нагрузки становится выше порогового, то происходит закрытие силового транзистора и тем самым начинает ограничиваться ток нагрузки, вплоть до полного отключения питания от нагрузки. Как видно на схеме имеется светодиод. Когда VT2 начинает открываться, то и через светодиод начинает протекать ток. Светодиод начинает светиться, сигнализируя о том, что ток нагрузки достиг величины срабатывания защиты и начало происходить токоограничения в питании нагрузки.

 

Как видно, все очень просто и понятно. Схема полностью работоспособна. Она проверена годами и многими электронщиками и радиолюбителями. Подобный вариант токовой защиты от перегрузки и КЗ широко используется при изготовлении самодельных блоков питания. И этот узел защиты ставиться на выходе имеющегося блока питания, ранее не имеющего подобной токовой защиты. Величина входного напряжения может быть в пределах от 3 до 15 вольт, хотя можно подавать и больше, при этом нужно будет подобрать более подходящие компоненты схемы для корректной ее работы.

 

Видео по этой теме:

 

 

P.S. Данную схему защиты от перегрузки по току и короткого замыкания можно ставить на любые блоки питания, не имеющие ее. А также и на саму нагрузку, что дополнительно обезопасит ее и имеющийся БП от выхода из строя последнего. По размерам данная схема получится вполне небольшой, так как ее компоненты имеют небольшие габариты. Тем более если использовать SMD компоненты. Так что берите себе на заметку эту простую схему и при необходимости собирайте ее.

Схемы защиты на блоке питания компьютера — Ответы на вопросы

Имеют ли блоки питания компьютера схемы защиты и какие, и что обозначают OVP, UVP, SCP, OCP и OTP в описании?

При покупке БП, в первую очередь необходимо посмотреть на наличие сертификатов и на соответствие его современным международным стандартам.
В спецификации качественного блока питания должны быть указаны меры защиты, такие как: UVP, OVP, SCP, OPP, OCP, OTP.

В характеристиках дешевых блоков питания могут быть указаны не все схемы защиты или вообще не указываться.
Если производитель не упомянул о схемах защиты, то это не значит, что они отсутствуют.

В дешевых блоках питания чаще всего используют OPP и SCP — т.е. обычный предохранитель, но такой защиты не всегда может хватить и в случае ЧП, придется заниматься ремонтом материнской платы, блока питания и т.д.

Определить какие схемы защит установлены в вашем блоке питания можно по спецификации производителя.

Качественные блоки питания оснащены всеми схемами защиты, которые перечислены ниже:

— UVP (Under Voltage Protection) — защита от проседания выходных напряжений.
Срабатывает защита после преодоления 20-25% барьера.
Недостаток напряжения влияет на работу жесткого диска, не давая ему раскрутиться.

— OVP (Over Voltage Protection) — защита от перегрузки по напряжению (от превышения выходных напряжений) блока по выходным напряжениям.
Согласно документу ATX12V Power Supply Design Guide, наличие OVP обязательно.
Срабатывает защита при 20-25% превышении выходного напряжения на любом канале.

— SCP (Short Circuit Protection) — защита от короткого замыкания на выходе блока.
Защита обязательна для всех блоков питания стандарта ATX12V.
— OPP (Over Power Protection) или OLP — защита от перегрузки по суммарной мощности по всем каналам (разъемов).

— OCP (Over Current Protection) — защищает от скачков тока при перегрузке любого из выходов.
Позволяет отключать блок питания, не подвергая опасности возникновения короткого замыкания.

— OTP (Over Temperature Protection) — защита от перегрева.
Максимальная температура во время работы не должна быть выше +50 °С.

Кроме того могут быть указаны:

— Dual core CPU support — поддержка многоядерных процессоров.

— Industial class components — в блоке питания используются детали, способные работать в диапазоне от -45 до +105 °C.

Double transformer design — указывает на наличие двух силовых трансформаторов (встречается в блоках большой мощности).

FCC — соответствие нормам электромагнитных наводок (EMI) и радионаводок (RFI), генерируемых блоком питания.

CB — международный сертификат соответствия своим техническим характеристикам.

CE — сертификат, который показывает, что блок питания соответствует строжайшим требованиям директив европейского комитета.

Устройства защиты стабилизаторов напряжения (5 схем, 24В, 0-27В)

Схемы устройств для защиты от перегрузки стабилизированного выпрямителя при коротком замыкании или по другой причине.

Перегрузка стабилизированного выпрямителя при коротком замыкании в нагрузке или по другой причине обычно приводит к выходу из строя регулирующего транзистора. Защитить стабилизатор от перегрузки можно с помощью защитного устройства.

Простое защитное устройство

Защитное устройство, входящее в стабилизатор блока питания, схема которого показана на рис. 1, обладает высоким быстродействием и хорошей «релейностью», т. е. малым влиянием на характеристики блока врабочем режиме и надежным закрыванием регулирующего транзистора V2 в режиме перегрузки. Защитное устройство состоит из тринистора V3, диодов V6, V7 и резисторов R2 и R3.

Рис. 1. Схема простого защитного устройства по линии питания +24В.

В рабочем режиме тринистор V3 закрыт и напряжение на базе транзистора V1 равно напряжению стабилизации цепочки стабилитронов V4, V5.

При перегрузке ток через резистор R2 и падение напряжения на нем достигают значений, достаточных для открывания тринистора V3 по цепи управляющего электрода. Открывшийся тринистор замыкает цепочку стабилитронов V4, V5, что приводит к закрыванию транзисторов V1 и V2.

Для того чтобы восстановить рабочий режим после устранения причины перегрузки, нужно нажать и отпустить кнопку S1. При этом тиристор закроется» а транзисторы V1 и V2 снова откроются. Резистор R3 и диоды V6, V7 защищают управляющий переход тринистора V3 от перегрузок по току и напряжению соответственно.

Стабилизатор обеспечивает коэффициент стабилизации около 30, защита срабатывает при токе, превышающем 2 А.

Транзистор V2 можно заменить на КТ802А, КТ805Б, а V1 — П307, П309, КТ601, КТ602 с любым буквенным индексом. Тринистор V3 может быть любым из серии КУ201, кроме КУ201А и КУ201Б.

Стабилизатор с защитой для блока питания

Стабилизатор блока питания, схема которого изображена на рис. 2 может быть защищен от перегрузок и коротких замыканий нагрузки добавлением всего двух элементов — тиристора V3 и резистора R5.

Рис. 2. Принципиальная схема стабилизатора для блока питания с защитой (0-27В).

Защитное устройство срабатывает, когда ток нагрузки превысит пороговое значение, определяемое сопротивлением резистора R5. В этот момент падение напряжения на резисторе R5 достигает напряжения открывания тиристора V3 (около 1 В), он открывается, и напряжение на базе транзистора V2 уменьшается почти до нуля. Поэтому транзистор V2, а затем и V4 закрывают, отключая цепь нагрузки.

Для возвращения стабилизатора в исходный режим нужно кратковременно нажать на кнопку S1. Резистор R3 служит для ограничения тока базы транзистора V4.

Резистор R5 наматывают медным проводом. Выходное сопротивление стабилизатора можно уменьшить, если R5 включить так, как показано на схеме штриховой линией. Если при включении стабилизатора будут наблюдаться ложные срабатывания, конденсатор С2 следует исключить из устройства.

Максимальный ток нагрузки — 2 А. Вместо транзистора П701А можно использовать КТ801А,    КТ801Б.     Транзистор V2 можно заменить на КТ803А, КТ805А, КТ805Б, П702, П702А.

Стабилизатор с установкой порогового тока для защиты

Защитное устройство, изображенное на рис. 3, собрано на транзисторах V1 и V2 (в его состав входят также резисторы R1—R4, стабилитрон V3, переключатель S1 и лампа накаливания h2).

Требуемое значение тока срабатывания устанавливают переключателем S1. В рабочем режиме за счет базового тока, протекающего через резистор R1 (R2 или R3), транзистор V1 открыт и падение напряжения на нем невелико.

Рис. 3. Принципиальная схема стабилизатора с установкой порогового тока для защиты.

Поэтому ток в базовой цепи транзистора V2 очень мал, стабилитрон V3, включенный в прямом направлении, и транзистор V2 закрыты.

С увеличением тока нагрузки стабилизатора падение напряжения на транзисторе V1 увеличивается. В некоторый момент стабилитрон V3 открывается, вслед за ним открывается транзистор V2, что приводит к закрыванию транзистора V1. Теперь на этом транзисторе падает почти все входное напряжение, и ток через нагрузку резко уменьшается до нескольких десятков миллиампер.

Лампа Н1 загорается, указывая на срабатывание предохранителя. В исходный режим его возвращают, кратковременно отключая от сети. Коэффициент стабилизации — около 20.

Транзисторы V1 и V7 установлены на теплоотводах с эффективной площадью теплового рассеяния около 250 см2 каждый. Стабилитроны V4 и V5 укреплены на медной теплоотводящей пластине размерами 150 X 40 X 4 мм. Налаживание электронного предохранителя сводится к подбору резисторов R1—R3 по требуемому току срабатывания.

Лампа h2 типа КМ60-75.

Электронно-механическое устройство защиты от перенагрузки

Электронно-механическое устройство защиты, схема которого изображена на рис. 4, срабатывает в два этапа — сначала выключает питание электронного устройства, затем полностью блокирует нагрузку контактами К1.1 электромеханического реле К1. Оно состоит из транзистора V3, нагруженного двухобмоточным электромагнитным реле К1, стабилитрона V2, диодов V1, V4 и резисторов R1 и R2.

Рис. 4. Электронно-механическое устройство защиты, принципиальная схема.

Каскад на транзисторе V3 сравнивает напряжение на резисторе R2, пропорциональное току нагрузки стабилизатора, с напряжением на стабилитроне V2, включенном в прямом направлении.

При перегрузке стабилизатора напряжение на резисторе R2 становится больше напряжения на стабилитроне, и транзистор V3 открывается. Благодаря действию положительной обратной связи между цепями коллектора и базы этого транзистора в системе транзистор V3 — реле К1 развивается блокинг-процесс.

Длительность импульса — около 30 мс (в случае применения реле РМУ, паспорт РС4.533.360СП). Во время импульса напряжение на коллекторе транзистора V3 резко уменьшается.

Это напряжение через диод V4 передается на базу регулирующего транзистора V5 (напряжение на базе транзистора становится положительным относительно эмиттера), транзистор закрывается, и ток через цепь нагрузки резко уменьшается.

Одновременно с открыванием транзистора V3 начинает увеличиваться ток через коллекторную обмотку реле К1, и через 10 мс оно срабатывает, самоблокируется и отключает цепь нагрузки контактами К1.1. Для восстановления рабочего режима на короткое время отключают напряжение сети. Защита срабатывает при токе 0,4 А, коэффициент стабилизации равен 50.

Защита от перенагрузки по току с использованием динисторного оптрона

В защитном устройстве, схема которого изображена на рис. 5, используют динисторный оптрон V6, что повышает быстродействие защиты. При токе нагрузки, меньшем порогового, электронный ключ на транзисторах V1—V3 открыт, индикаторная лампа h2 горит, а оптрон выключен (светодиод не горит, фототиристор закрыт).

Рис. 5. Схема защиты от перенагрузки по току с использованием динисторного оптрона.

Как только ток нагрузки достигнет порогового значения, падение напряжения на резисторах R5, R6 возрастает настолько, что включится оптрон, через фототиристор которого на базу транзистора V1 поступит положительное напряжение, и электронный ключ закроется. В рабочее состояние устройство возвращают кратковременным нажатием на кнопку S1.

Напряжение на нагрузке возрастает медленно, со скоростью зарядки конденсатора C1. Это устраняет броски тока, вызывающие либо ложное срабатывание защиты» либо выход из строя деталей нагрузки при включении питания.

Порог срабатывания устанавливают резистором R5. Для транзисторов V2, V3 требуется теплоотвод площадью 100…200 см2. Максимальный ток нагрузки 5 А, минимальный ток срабатывания 0,4 А.

Источник: Борноволоков Э. П., Фролов В. В. — Радиолюбительские схемы.

Что такое OCP? Объяснение защиты источника питания от сверхтока — Tom’s Hardware

(Изображение предоставлено Shutterstock)

Блок питания (PSU) — это как бьющееся сердце вашего настольного ПК, выкачивая энергию, необходимую для работы каждого из ваших компонентов. Вот почему лучшие блоки питания поставляются с функциями для защиты блока питания и компонентов вашей системы от повреждений, например с защитой от перегрузки по току (OCP).

OCP — это функция, которая использует одну или несколько цепей для предотвращения подачи от источника питания большего тока, чем могут выдержать его цепи и кабели.OCP важен, потому что высокие токи могут расплавить кабели и разъемы блока питания и повредить соответствующие цепи регулятора. При покупке блока питания убедитесь, что OCP входит в список его функций защиты и работает хорошо (мы оцениваем все функции защиты в наших обзорах блоков питания).

Как работает OCP? Многорельсовые и одинарные шины

Подумайте об автоматическом выключателе в вашем доме. На главной панели есть предохранители, которые обеспечивают защиту, не позволяя кабелям, идущим к каждой настенной розетке, выдерживать больше ампер, чем то, для чего они были разработаны.То же самое и с OCP. OCP защищает регулирующие цепи вашего блока питания (+12 В, 5 В, 3,3 В и 5 В SB) и следит за тем, чтобы разъемы и кабели не плавились при экстремальных нагрузках.

Для блоков питания с одной шиной +12 В особенно важно, чтобы другие функции защиты блока питания, а именно защита от перегрузки (OPP), защита от пониженного напряжения (UVP) и защита от короткого замыкания (SCP), работали хорошо в дополнение к OCP. Например, если к одному разъему приложена очень высокая нагрузка, SCP или UVP отключат блок питания.

Часто в многорельсовых блоках питания +12 В используется одна шина для подачи питания на такие устройства, как материнская плата , ЦП, порты SATA и разъем Molex (который передает питание постоянного тока на диски ПК), в то время как питание для подключается к PCIe . оборудование использует другие рельсы. Обычно считается, что блоки питания с несколькими шинами +12 В более безопасны. Но пока не считайте одиночные блоки питания на + 12В. Для обеспечения оптимальной производительности производители блоков питания с несколькими шинами +12 В должны правильно установить ограничения OCP на шинах +12 В. Кроме того, процесс установки может быть сложным для новичков, поскольку эти блоки питания требуют пристального внимания к тому, как провода / разъемы подключаются к энергоемким компонентам.

Еще одно преимущество одиночных шин + 12В — это при рассмотрении высоких разгонов, когда некоторые графические процессоры могут создавать скачки мощности, которые могут вызвать OCP на некоторых линиях +12В.

OCP против OPP / OLP

OCP не следует путать с защитой от перегрузки (OPP) , также известной как защита от перегрузки (OLP). OPP — еще одна функция защиты, которую используют блоки питания, которая в основном отключает блок питания, если он потребляет больше мощности, чем его максимальная номинальная мощность.

Блок питания может похвастаться как OCP, так и OPP и использовать обе функции одновременно.

Эта статья является частью глоссария Tom’s Hardware Glossary.

Дополнительная литература:

SMPS — ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

---

---

1 ВВЕДЕНИЕ

В компьютерных и профессиональных источниках питания это нормальная практика. для обеспечения полной защиты от перегрузки. Сюда входит защита от короткого замыкания. и ограничения тока на всех выходах.

Методы защиты принимают разные формы, но во всех случаях основная функция предназначен для защиты источника питания независимо от значения или продолжительности от перегрузки, даже в условиях длительного короткого замыкания.

В идеале нагрузка также должна быть защищена. С этой целью текущий лимит значения не должны превышать указанный номинальный ток нагрузки на более 20%, и пользователь должен выбрать рейтинг питания, соответствующий заявление.Обычно это гарантирует, что блок питания, разъемы, кабели, печатные дорожки и нагрузки полностью защищены от неисправностей условия.

Полная защита относительно дорога и предназначена для небольших маломощных устройств. (особенно расходные материалы с обратным ходом) полная защита не всегда необходима. Такие блоки могут использовать простое ограничение первичной мощности и иметь некоторые области уязвимости для необычных условий частичной перегрузки.

2 ВИДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Обычно используются четыре типа защиты от перегрузки:

1.Ограничение мощности

2. Ограничение постоянного выходного тока

3. Предохранители или расцепители

4. Ограничение обратного (возвратного) выходного тока

3 ТИП 1, ОГРАНИЧЕНИЕ ПРЕВОСХОДНОЙ МОЩНОСТИ

Первый тип — это метод защиты с ограничением мощности, часто используемый в устройства обратного хода или поставщики с одним выходом. Это прежде всего сила Поставка техники защиты от короткого замыкания.

Этот и методы, используемые в типах 2 и 4, являются электронными и зависят от о том, что блок питания остается в исправном состоянии.Питания может быть спроектирован так, чтобы отключаться или автоматически перезагружаться, если перегрузка устранена.

В этом типе защиты мощность (обычно на первичной стороне преобразователь трансформатора) находится под постоянным контролем. Если эта мощность превышает заданный предел, затем блок питания отключается или переходит в режим работы с ограничением мощности. В модуле с несколькими выходами мощность будет суммой отдельных выходов.

Действие по ограничению мощности обычно принимает одну из пяти форм:

А.Ограничение первичной мощности; B. Отложенное отключение избыточной мощности; C. Поимпульсный ограничение мощности / перегрузки по току; D. Ограничение постоянной мощности; E. Foldback (возвратное) ограничение мощности

4 ТИП 1, ФОРМА A, ПЕРВИЧНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ МОЩНОСТИ

В этой форме ограничения мощности постоянно контролируется первичная мощность. Если нагрузка пытается превысить определенный максимум, входная мощность ограничивается. чтобы предотвратить дальнейшее увеличение.

Обычно характеристика отключения выходного тока имеет следующий вид: плохо определяется, когда ограничение первичной мощности используется само по себе.Тем не мение, из-за его низкой стоимости ограничение первичной мощности стало общепринятым. принимается в маломощных и недорогих агрегатах (особенно в многопоточных моделях). обратноходовые источники питания).

Следует отметить, что при возникновении неисправности нагрузки в системе с несколькими выходами система, линия, которая была разработана, чтобы обеспечить только небольшую долю от общей мощности можно ожидать, чтобы поддерживать полную выходную мощность, если это единственная линия, которая перегружена.

Часто эти простые системы ограничения первичной мощности обеспечивают полную защиту только для условий короткого замыкания.Область уязвимости может существовать когда применяются частичные перегрузки, особенно когда они применяются к одному выходу системы с несколькими выходами. В этих условиях частичные перегрузки могут привести к возможному отказу источника питания если они сохраняются длительное время; следовательно, лучше снять это напряжение как можно скорее, выключив питание. По этой причине задержка Рекомендуется форма B для техники отключения при повышенной мощности.

5 ТИП 1, ФОРМА B, ЗАЩИТА ОТ ОТКЛЮЧЕНИЯ ПОВЫШЕННОЙ МОЩНОСТИ С ЗАДЕРЖКОЙ

Один из самых эффективных методов защиты от перегрузки для маломощных, недорогие расходные материалы — это метод отложенного отключения по мощности.Это работает таким образом, что если мощность нагрузки превышает заранее установленный максимум на время, превышающее установленный короткий безопасный период, источник питания будет выключить, и потребуется цикл выключения входного питания для его сброса к нормальной работе.

Этот метод не только обеспечивает максимальную защиту обоих силовых поставки и нагрузки, но он также является наиболее экономичным для небольших устройств. Хотя этот метод в целом кажется непопулярным среди большинства пользователей, он должен не стоит пренебрегать, так как имеет смысл отключить питание при возникновении перегрузок.Постоянная перегрузка по питанию обычно указывает на неисправность в оборудовании, а метод отключения обеспечит полное защита как нагрузки, так и питания.

К сожалению, многие спецификации исключают возможность использования простой тип защиты, требующий автоматического восстановления состояние перегрузки. Возможно, что пользователь указал автоматический восстановление из-за предыдущего неудачного опыта (например, «блокировка» или ложные отключения) с возвратными системами или системами аварийного отключения, которые не иметь достаточный запас по току или отложенное отключение.Блок питания проектировщик должен подвергнуть сомнению такие характеристики. Современные импульсные расходные материалы способны передавать токи, значительно превышающие их постоянные номинальное значение на короткие периоды времени, а при отсроченном отключении они не будет «блокироваться», даже если использовалась система отключения.

В системе с задержкой отключения требования к кратковременному переходному току приспособлены, и подача отключится только в том случае, если напряжение превысит безопасные амплитуды на длительные периоды.

Кратковременные переходные токи могут быть обеспечены без ущерба для надежность источника питания или оказывающее очень значительное влияние от стоимости агрегата. Это долгосрочные непрерывные текущие требования которые влияют на стоимость и размер. Обычно в производительность устройства во время сильноточного переходного процесса. Указано допуски по напряжению и значения пульсации могут быть превышены. Типичные примеры нагрузок, подверженных большим, но коротким переходным процессам, будут дискеты и драйверы соленоидов.

6 ТИП 1, ФОРМА C, ИМПУЛЬСНАЯ ПРЕВЫШАЮЩАЯ МОЩНОСТЬ / ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА

Это особенно полезный метод защиты, который часто используется в дополнение к любой вторичной предельной защите по току.

Входной ток в первичных коммутационных устройствах контролируется в реальном времени.

Если ток превышает установленный предел, включается импульс. прекращено. В устройствах с прерывистым обратным ходом пиковый первичный ток определяет мощность, и, следовательно, этот тип защиты становится настоящей силой предел для таких единиц.

В прямом преобразователе входная мощность зависит от входного тока. и напряжение; следовательно, этот тип защиты обеспечивает первичный ток предел в этом типе схемы.

Однако этот метод по-прежнему обеспечивает полезную меру ограничения мощности. защита при постоянном входном напряжении.

Основным преимуществом ограничения по быстрому пошаговому току является то, что он обеспечивает защиту первичных коммутационных устройств при необычных переходных процессах. напряжения, например, эффекты насыщения лестницы трансформатора.

Управление в токовом режиме обеспечивает это первичное пошаговое ограничение тока. как обычная функция техники управления, одно из ее основных преимуществ. (См. Часть 3, Раздел 10.)

7 ТИП 1, ФОРМА D, ОГРАНИЧЕНИЕ ПОСТОЯННОЙ МОЩНОСТИ

Постоянное ограничение входной мощности защитит первичную цепь путем ограничения максимальная передаваемая мощность. Однако в случае обратного преобразователя этот метод мало что делает для защиты вторичных выходных компонентов.Например, рассмотрим прерывистый обратноходовой преобразователь, для которого максимальный первичный ток был ограничен, что привело к ограниченной передаваемой мощности.

Когда нагрузка превышает этот предел (снижение сопротивления нагрузки), выход напряжение начинает падать. Однако, поскольку это вход (и, следовательно, выход) произведение вольт-ампер, которое было определено при запуске выходного напряжения чтобы упасть, выходной ток увеличится. (При коротком замыкании вторичный ток будет большим, и общая мощность должна рассеиваться внутри источник питания.) Следовательно, эта форма ограничения мощности обычно используется для дополнять некоторые другие формы ограничения, такие как ограничения вторичного тока.

8 ТИП 1, ФОРМА E, ОТКРЫТЫЙ (REENTRANT) ОГРАНИЧЕНИЕ ПРЕВОСХОДНОЙ МОЩНОСТИ

Этот метод является расширением формы d, в котором цепь контролирует первичный ток и вторичное напряжение и снижает мощность на выходе напряжение падает. Таким образом, выходной ток может быть уменьшен как сопротивление нагрузки падает, предотвращая чрезмерную нагрузку на вторичные компоненты.Имеет возможный недостаток «локаута» с нелинейным нагрузки.

9 ТИП 2, ОГРАНИЧЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ВЫХОДЕ

Источники питания и нагрузки могут быть очень эффективно защищены ограничением максимальный ток, разрешенный для протекания в условиях неисправности. Два типа ограничения тока широко используются, постоянный ток и обратная связь ограничение тока. Первый тип, ограничение постоянного тока, как название подразумевает, ограничивает выходной ток постоянным значением, если ток нагрузки пытается превысить определенный максимум.Показана типовая характеристика на фиг. 1.

РИС. 1 Типичные вольт-амперные характеристики мощности с ограничением по постоянному току питания, показывая линейные (резистивные) линии нагрузки.

Из этой диаграммы видно, что по мере увеличения тока нагрузки от низкого значения (R1, высокое сопротивление) до максимального нормального тока значение (R3, среднее сопротивление), ток будет увеличиваться при постоянном напряжение по характеристике P1-P2-P3, которые все токи и напряжения в пределах нормального рабочего диапазона источника питания.

Когда предельный ток достигается на P3, ток не допускается для дальнейшего увеличения. Следовательно, поскольку сопротивление нагрузки продолжает падать к нулю, ток остается почти постоянным, а напряжение должно падают к нулю, характеристика P3-P4. Ограниченная по току область часто не точно указано, и рабочая точка будет где-то в диапазоне P4 — P4 при сопротивлении нагрузки R4.

Поскольку ограничение тока обычно используется в качестве механизма защиты для источника питания характеристика в ограниченном по току диапазоне не может быть четко определен.Диапазон предельного тока P4-P4 может изменяться на до 20%, пока сопротивление нагрузки будет сведено к нулю (короткое замыкание). Если требуется четко определенный диапазон постоянного тока, «постоянный источник питания по току ».

Ограничение тока обычно применяется ко вторичной обмотке источника питания. конвертер. В системе с несколькими выходами каждый выход будет иметь свой собственный индивидуальное ограничение тока. Текущие пределы обычно устанавливаются при некотором независимом максимальном значении для каждой выходной линии, независимо от номинальной мощности источника питания.Если все выходы полностью загружены одновременно, общая нагрузка может превышать максимальную номинальную мощность источника питания. Следовательно, ограничение первичной мощности часто предоставляется для дополнения ограничения вторичного тока. В условиях неисправности как первичный, так и вторичный компоненты полностью защищены, и все нагрузки будут иметь ограниченные токи всегда в пределах своих проектных максимумов.

Этот метод ограничения тока несомненно дает пользователю и источнику лучшая защита.Не только токи ограничены значениями, согласованными с проектными оценками для каждой линии, но минимальные проблемы возникают с нелинейные или перекрестно связанные нагрузки. Проблемы с локаутом, часто связанные с с системой ограничения фолдбэка полностью исключены. Также автомат восстановление обеспечивается при снятии перегрузки. Более того, такие агрегаты могут работать параллельно, с той лишь оговоркой, что текущий предел должен быть установлен на некоторое значение в пределах непрерывного рабочего диапазона.Этот способ защиты рекомендуется для расходных материалов профессионального уровня, хотя и дороже.

10 ТИП 3, ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ, ОГРАНИЧЕНИЕ ТОКА ИЛИ ОТКЛЮЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА

Тип 3 использует устройства механической или электромеханической токовой защиты, и для их сброса обычно требуется вмешательство оператора. В современные электронные импульсные блоки питания, этот вид защиты обычно используется только в качестве резервной копии для электронной защиты самовосстановления. методы.Следовательно, это метод защиты «последней канавы». это требуется для работы только в случае отказа нормальной электронной защиты. В в некоторых случаях может использоваться комбинация методов.

К способам защиты типа 3 относятся предохранители, плавкие вставки, плавкие вставки. резисторы, резисторы, термовыключатели, автоматические выключатели, термисторы PTC, и так далее. У всех этих устройств есть свое место, и их следует учитывать. для конкретных приложений.

При использовании предохранителей следует помнить, что токи в превышение номинала предохранителя может быть извлечено через предохранитель на значительную периоды до отключения предохранителя.

Кроме того, предохранители, работающие при номинальном значении или близком к нему, имеют ограниченный срок службы. и должны периодически заменяться. Помните также, что предохранители рассеиваются мощность и обладают значительным сопротивлением; при использовании в выходных цепях, они часто имеют значения сопротивления намного выше нормального выходного сопротивления. поставки.

Однако предохранители находят хорошее применение. Например, когда небольшой требуется количество логического тока (скажем, несколько сотен миллиампер) от сильноточного выхода, это может быть хорошим применением предохранителя.Ясно, что было бы неразумно разрабатывать печатную плату и соединения, чтобы выдерживать большой ток, который может протекать по этому маломощному материнская плата в случае короткого замыкания и предохранитель может быть использован в этом приложении, обеспечивая защиту без чрезмерного падения напряжения. Более сложные методы защиты не могут быть оправданы в этом ситуация.

Предохранители или автоматические выключатели также будут использоваться для резервирования электронных защита от перегрузки, такая как защита «ломом» SCR в линейном источники питания во многих приложениях.В таких приложениях производительность предохранителя имеет решающее значение, и тип и номинал предохранителя должны быть тщательно обдуманный.

11 ВИКТОРИНА

1. Каков нормальный критерий защиты от перегрузки для профессионального уровня? источники питания?

2. Дайте четыре типа защиты от перегрузки, которые обычно используются.

3. Назовите основные преимущества и ограничения каждого из четырех типов. защиты.

См. Также: Другая наша коммутационная мощность Руководство по расходным материалам

Защита входа | Сила опыта

EMC Надежность

Защита входа реализована в источниках питания и преобразователях постоянного тока в постоянный для обеспечения безопасной работы.Входной предохранитель, установленный в блоке питания, не предназначен для замены в полевых условиях, он рассчитан на то, что только катастрофический отказ блока питания приведет к его выходу из строя. Это не будет устранено перегрузкой, так как источник питания будет иметь другую форму защиты от перегрузки, обычно электронную. Предохранитель часто впаивается в печатную плату, а не является предохранителем сменного картриджного типа.

Предохранитель источника питания указан как критически важная часть процесса утверждения безопасности и используется для предотвращения возгорания источника питания в случае неисправности.Если предохранитель сгорел, наиболее вероятной причиной является отказ преобразователя из-за короткого замыкания на сеть. В этом случае предохранитель сгорит очень быстро.

Как обсуждалось ранее, предохранитель в источнике питания не предназначен для замены в полевых условиях и должен заменяться только квалифицированным обслуживающим персоналом после ремонта. При использовании компонентного источника питания в корпусе перед источником питания и его предохранителем будет проводиться дополнительная сетевая проводка. Здесь устанавливается дополнительный предохранитель или автоматический выключатель в качестве защитного устройства, чтобы гарантировать, что проводка и связанные с ней компоненты не представляют опасности.

Когда оконечное оборудование проверяется на безопасность, оно также подвергается анализу неисправностей, чтобы убедиться, что оно не представляет опасности возгорания в условиях неисправности. Если произойдет неисправность, могут протекать многие сотни ампер, что приведет к очень быстрому нагреву проводов, вызывая ядовитые пары от плавящейся пластмассовой изоляции и создавая потенциальную опасность пожара.

Защита входного напряжения

Вход оборудования может подвергаться ряду условий переходного напряжения.Они различаются между системами переменного и постоянного тока.

Пусковой ток

Сеть переменного тока — это источник питания с низким импедансом, что означает, что она может подавать большой ток. В источнике питания в момент включения накопительный конденсатор разряжается, что создает видимость короткого замыкания. Без каких-либо дополнительных мер входной ток будет очень большим в течение короткого периода времени, пока конденсатор не зарядится.

Типовая входная цепь источника питания

Принимаются меры предосторожности для ограничения пускового тока, поскольку это вызовет нарушения в линии питания и может повредить любые переключатели или реле, а также предохранители или автоматические выключатели.Предохранители и автоматические выключатели должны быть такого размера и характеристик, чтобы выдерживать этот пусковой ток без ложного срабатывания. Наиболее часто используемый метод из-за его простоты и низкой стоимости — установка термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Эти устройства обладают высоким сопротивлением в холодном состоянии и низким сопротивлением в горячем состоянии. Пусковой ток часто указывается при холодном пуске при температуре 25 ° C из-за тепловой инерции и времени, необходимого для охлаждения термистора после отключения источника питания.В некоторых приложениях для решения этой проблемы и повышения эффективности термистор замыкается реле после начального броска тока. Существуют и другие методы с использованием резисторов и симисторов, но они более сложные и менее распространенные. Типичное значение пускового тока в источнике питания переменного тока составляет 30-40 А в течение 1-2 мс, но в некоторых изделиях оно может достигать 90-100 А. Необходимо найти компромисс между более низким пусковым током и более высоким КПД из-за мощности, рассеиваемой в термисторе.

Те же принципы применимы к цепям постоянного тока; сопротивление источника очень низкое, только на этот раз это батарея, а не сеть. Как и в случае с цепью переменного тока, пик будет в пределах миллисекунды или около того.

Типовая входная цепь преобразователя постоянного тока в постоянный

Батареи имеют номинальные характеристики короткого замыкания, измеряемые в тысячах ампер, и когда резервуарный конденсатор разряжается, возникает короткое замыкание. Еще раз, защитные устройства должны быть такого размера, чтобы справиться с этим.Уровни пускового тока имеют тенденцию быть выше, как и номинальный ток, из-за компромисса с эффективностью. Часто пусковой ток указывается как кратное номинальному току.

Устройства максимальной токовой защиты и максимальной токовой защиты

Перегрузки по току и защитные устройства не новость. Вскоре после того, как Вольта построил свою первую электрохимическую ячейку или Фарадей создал свой первый дисковый генератор, кто-то еще любезно предоставил этим изобретателям их первые нагрузки короткого замыкания.Патенты на механические устройства отключения относятся к концу 1800-х годов, а концепция предохранителя восходит к первому проводу меньшего размера, который соединял генератор с нагрузкой.

В практическом смысле мы можем сказать, что никакой прогресс в области электротехники не может продолжаться без соответствующего прогресса в науке о защите. Электроэнергетическая компания никогда не подключит новый генератор, новый трансформатор или новую электрическую нагрузку к цепи, которая не может автоматически размыкаться с помощью защитного устройства.Точно так же инженер-конструктор никогда не должен разрабатывать новый электронный блок питания, который не защищает автоматически его твердотельные компоненты питания в случае короткого замыкания на выходе. Защита от повреждений, связанных с перегрузкой по току, должна быть неотъемлемой частью любой новой разработки электрического оборудования. Все, что меньше, делает устройство или цепь уязвимыми к повреждению или полному разрушению в течение относительно короткого времени.

Примеров устройств защиты от перегрузки по току много: предохранители, электромеханические автоматические выключатели и твердотельные выключатели питания.Они используются во всех мыслимых электрических системах, где существует возможность повреждения из-за перегрузки по току. В качестве простого примера рассмотрим типичную электрическую систему промышленной лаборатории, показанную на рисунке 1.1. Мы показываем однолинейную диаграмму радиального распределения электроэнергии, начиная от распределительной подстанции, через промышленное предприятие и заканчивая небольшим лабораторным персональным компьютером. Система называется радиальной, поскольку все ответвительные цепи, включая электрические ответвления, исходят из центральных узловых точек.Для каждого контура имеется только одна линия питания. Существуют и другие распределительные системы сетевого типа для коммунальных предприятий, в которых некоторые питающие линии проходят параллельно. Но радиальная система — самая распространенная и простая в защите.

Защита от перегрузки по току представляет собой последовательное соединение каскадных устройств прерывания тока. Начиная со стороны нагрузки у нас есть двухэлементный плавкий предохранитель на входе блока питания персонального компьютера. Этот предохранитель размыкает цепь на 120 В при любой крупной неисправности компьютера.Большой пусковой ток, который возникает в течение очень короткого времени при первом включении компьютера, маскируется медленным элементом внутри предохранителя. Очень большие токи короткого замыкания обнаруживаются и сбрасываются быстродействующим элементом внутри предохранителя.

Защита от чрезмерной нагрузки на клеммной колодке обеспечивается тепловым выключателем внутри клеммной колодки. Автоматический выключатель зависит от дифференциального расширения разнородных металлов, которое вызывает механическое размыкание электрических контактов.

Однофазная ответвленная цепь на 120 В в лаборатории, которая снабжает штепсельную вилку, имеет свой собственный выключатель ответвления в главной коробке выключателя или на панели управления лаборатории. Этот прерыватель ответвления представляет собой комбинацию термического и магнитного прерывателя или термомагнитного прерывателя. Он имеет биметаллический элемент, который при перегреве от перегрузки по току отключает устройство. Он также имеет вспомогательную магнитную обмотку, которая за счет эффекта соленоида ускоряет реакцию при сильных токах короткого замыкания.

Все ответвленные цепи на данной фазе трехфазной системы лаборатории соединяются в коробке главного выключателя и проходят через главный автоматический выключатель этой фазы, который также является термомагнитным блоком.Этот главный выключатель предназначен исключительно для резервной защиты. Если по какой-либо причине автоматический выключатель ответвления не может прервать перегрузки по току на этой конкретной фазе в лабораторной проводке, главный выключатель откроется через короткое время после того, как выключатель ответвления должен был отключиться.

Резервное копирование — важная функция защиты от перегрузки. В чисто радиальной системе, такой как лабораторная система на рис. 1.1, мы можем легко увидеть каскадное действие, в котором каждое устройство максимальной токовой защиты поддерживает устройства, расположенные ниже по потоку.Если предохранитель блока питания компьютера не работает должным образом, термовыключатель штепсельной вилки сработает после определенной координационной задержки. Если он также выйдет из строя, то прерыватель ответвления должен поддержать их обоих, снова после определенной задержки согласования. Эта координационная задержка необходима резервному устройству, чтобы дать первичному устройству защиты — устройству, которое электрически ближе всего к перегрузке или неисправности — возможность среагировать первым. Задержка координации является основным средством избирательной защиты резервной системы.

Селективность — это свойство системы защиты, при которой отключается только минимальное количество функций системы, чтобы уменьшить ситуацию перегрузки по току. Выборочно защищенная система подачи энергии будет намного более надежной, чем та, которая не защищена.

Например, в лабораторной системе, показанной на рис. 1.1, короткое замыкание в шнуре питания компьютера должно устраняться только тепловым выключателем в штекерной колодке. Все остальные нагрузки в ответвленной цепи, а также остальные нагрузки в лаборатории должны продолжать обслуживаться.Даже если прерыватель в штепсельной розетке не реагирует на неисправность в шнуре питания компьютера, а прерыватель ответвления в коробке главного выключателя принудительно срабатывает, обесточивается только эта конкретная ответвленная цепь. Нагрузки на другие ответвления в лаборатории по-прежнему обслуживаются. Чтобы неисправность в шнуре питания компьютера привела к полному отключению электроэнергии в лаборатории, два последовательно соединенных выключателя должны выйти из строя одновременно — вероятность чего крайне мала.

Способность конкретного устройства защиты от перегрузки по току прерывать заданный уровень перегрузки по току зависит от чувствительности устройства. Как правило, все устройства максимальной токовой защиты, независимо от типа или принципов работы, реагируют быстрее, когда уровни максимальной токовой защиты выше.

Для координации защиты от перегрузки по току необходимо, чтобы инженеры-прикладники обладали детальными знаниями общего диапазона срабатывания конкретных устройств защиты. Эта информация содержится в таблице «Время в пути vs.кривые тока », обычно называемые кривыми отключения. Кривая время-ток срабатывания отображает диапазон и время отклика для токов, при которых устройство прерывает протекание тока при заданном уровне напряжения в цепи. Например, кривые времени и тока для устройств защиты в нашем лабораторном примере показаны наложенными на Рис. 1.2.

Номинальный ток устройства — это наивысший установившийся уровень тока, при котором устройство не сработает при данной температуре окружающей среды.Ток срабатывания в установившемся режиме называется предельным током срабатывания. Номинальные характеристики двухэлементного предохранителя в блоке питания компьютера, теплового выключателя с клеммной колодкой, термомагнитного выключателя параллельной цепи и термомагнитного выключателя главной цепи составляют 2, 15, 20 и 100 ампер соответственно. Обратите внимание, что, за исключением кривой предохранителя, каждая кривая время-ток отображается в виде заштрихованной области, представляющей диапазон отклика для каждого устройства. Производственные допуски и несоответствия свойств материала несут ответственность за эти полосатые наборы ответов.Информация о времени срабатывания и токе для небольших предохранителей обычно представлена ​​в виде кривой среднего времени плавления с одним значением.

Даже с конечной шириной кривых время-ток мы можем легко увидеть селективность / координацию между различными устройствами защиты. Для любого заданного установившегося уровня перегрузки по току мы считываем график время-ток отключения на этом уровне тока, чтобы определить порядок реакции.

Рассмотрим следующие три примера лабораторной проводки, штепсельной колодки и компьютерной системы.

Пример 1: Отказ компонента в блоке питания компьютера: Предположим, что произошел сбой компонента питания в блоке питания компьютера — скажем, двух ножек мостового выпрямителя — и что результирующий ток короткого замыкания в блоке питания, ограниченный скачком напряжения резистор, составляет 70 ампер.

Из кривой срабатывания предохранителя видно, что этот уровень тока должен сбрасываться примерно за 20 миллисекунд. Если предохранитель не прерывает ток — или, что еще хуже, если предохранитель был заменен постоянным коротким замыканием специалистом по ремонту азартных игр, — тепловой выключатель в штекерной колодке должен размыкать цепь в пределах 0.От 6 до 3,5 секунд. Термомагнитный выключатель ответвления откроет всю ответвленную цепь в течение 3,5–7,0 секунд, если тепловой выключатель также не сработает. Обратите внимание, что для этой конкретной неисправности после выключателя ответвления резервное копирование не предусмотрено. Основной лабораторный термомагнитный блок на 100 ампер будет реагировать только в том случае, если другие нагрузки в пределах всей лаборатории составили более 30 ампер во время отказа источника питания на 70 ампер.

Пример 2: Перегрузка полоски вилки: Предположим, что оператор компьютера пролил напиток и, чтобы высушить беспорядок, вставляет два фена мощностью 1500 Вт в полоску штепсельной вилки.Затем оператор включает их оба одновременно, в результате чего общий ток нагрузки на штекер составляет примерно 30 ампер.

Из кривой срабатывания теплового выключателя видно, что блок штекера должен устранить эту перегрузку в течение 5–30 секунд. Обратите внимание на сходство между кривыми срабатывания теплового блока штекерной ленты и термомагнитного блока ответвленной цепи в диапазоне 100 ампер и ниже. Это связано с тем, что для этих уровней токов тепловая часть механизма обнаружения внутри термомагнитного прерывателя ветви является преобладающей.

Пример 3: Короткое замыкание в шнуре питания компьютера: Предположим, что изношенный сетевой шнур окончательно закорочен во время некоторого механического движения. Предположим также, что в цепи, штепсельной колодке и системе сетевого шнура имеется достаточное сопротивление, чтобы ограничить результирующий ток повреждения до 300 ампер. Этот уровень тока составляет 2000% (в 20 раз) номинального тока теплового выключателя штекерной ленты и выходит за пределы нормального диапазона опубликованных спецификаций времени срабатывания для тепловых выключателей (от 100% до 1000% номинального тока).Таким образом, точный диапазон времени срабатывания теплового блока не определен.

При высоких уровнях тока короткого замыкания, в данном случае более 150 ампер, мы можем видеть преимущество скорости, присущее магнитному обнаружению сверхтоков. Об этом свидетельствует тот факт, что кривая отклика термомагнитного выключателя ветви резко падает при уровнях тока от 150 до 200 ампер. При этих и более высоких токах механизм магнитного обнаружения в термомагнитном блоке является доминирующим.Кривая отклика блока пересекает кривую отклика теплового выключателя вставной ленты (при условии, что она выходит за пределы 1000%), и координация между двумя выключателями теряется. Диапазон срабатывания термомагнитного выключателя на 300 ампер составляет от 8 до 185 миллисекунд. Если и прерыватель цепи вилки, и прерыватель цепи ответвления не срабатывают, главный лабораторный прерыватель должен устранить неисправность в течение 11–40 секунд.

Защита от короткого замыкания для (почти) любого источника питания: 7 шагов (с изображениями)

Схема действительно проста для понимания.

Резистор низкого номинала (номинал резистора будет объяснен позже) последовательно с выходом источника питания. Когда через него начинает течь ток, на нем появляется небольшое падение напряжения, и мы будем использовать это падение напряжения, чтобы определить, перегружен ли выход источника питания или закорочен.

«Сердце» этой схемы — операционный усилитель (ОУ), сконфигурированный как компаратор (ступень 2).

Принцип работы очень прост, вам просто нужно следовать этому правилу:

Если напряжение на неинвертирующем выходе выше, чем на инвертирующем выходе, то для выхода устанавливается «высокий» уровень.

Если напряжение на неинвертирующем выходе ниже, чем на инвертирующем выходе, то для выхода устанавливается «низкий» уровень.

Я поставил кавычки на «высокий» и «низкий», чтобы облегчить понимание работы операционного усилителя. Это не имеет отношения к логическим микроконтроллерам 5 вольт уровнями. Когда операционный усилитель находится на «высоком уровне», его выходной сигнал будет очень близок к положительному напряжению питания, поэтому, если вы подаете на него +12 В, напряжение «высокого выходного уровня» будет приближаться к +12 В. Когда операционный усилитель находится на «низком уровне», его выходной сигнал будет очень близок к его отрицательному напряжению питания, поэтому, если вы подключите его отрицательный вывод питания к земле, «низкий выходной уровень» будет очень близок к 0 В.

Когда мы используем операционные усилители как компараторы, мы обычно имеем входной сигнал и опорное напряжение для сравнения этого входного сигнала.

Таким образом, мы имеем резистор с переменным напряжением, которое определяется в соответствии с током, который протекает через него и опорным напряжением. Это звонит вам в какой-нибудь колокол? Мы почти закончили с теорией, будь храбрым и следуй за мной.

Поскольку падение напряжения на резисторе, включенном последовательно с источником питания, слишком мало, нам необходимо немного его усилить, потому что некоторые операционные усилители не слишком точны при сравнении низких напряжений, например 0,5 В или ниже.Вот почему первый каскад (стадия 1) этой схемы представляет собой усилитель, использующий другой операционный усилитель. В этом случае 3–4-кратного усиления более чем достаточно.

Усиление операционного усилителя (av) определяется по формуле: av = (RF / R1) +1

В этом случае мы получили 3,7-кратное усиление: av = (2700/1000) +1 = 3,7

Третья ступень схемы — это сама защита. Это реле, которое вы можете напрямую подключить к выходу вашего источника питания, если вы имеете дело с низким током (2А), или вы можете подключить его к большему реле, если вы имеете дело с большим током, или даже отключите предыдущий этап вы блокируете питание, заставляя выход отключаться.Это будет зависеть от имеющегося у вас блока питания. Например, если ваш источник питания основан на LM317, вы можете просто использовать реле для физического отключения выходного контакта LM317 от источника питания, поскольку мы используем нормально закрытый контакт реле (я загрузил изображение, чтобы лучше описать этот пример).

Транзистор PNP на ступени 3 действует как пломба, удерживая реле включенным после короткого замыкания, поэтому вы можете нажать кнопку, чтобы снять его с охраны. Почему я не использовал для этого само реле? Это потому, что реле слишком медленно это делает.

Подумайте об этом: в тот момент, когда реле отключает выход вашего источника питания, короткого замыкания больше не существует, и компаратор переходит с высокого уровня на низкий. Поскольку больше нет тока, протекающего на базе NPN-транзистора, нет больше тока, протекающего через катушку реле. Когда все эти шаги происходят, контакты реле не успевают завершить свой ход и соединиться с другими контактами, чтобы закрыть пломбу. Поведение схемы, если бы я использовал само реле для закрытия пломбы, было бы, если бы реле безумно пыталось выключить выход, но безуспешно.Я знаю, что мог бы использовать конденсатор для подачи достаточного тока на реле, но мне понадобится большой конденсатор, и никто не может гарантировать, что он будет работать в 100% случаев, когда выход блока питания закорочен. Электролитические конденсаторы выходят из строя со временем, и выход из строя в этой схеме не лучший вариант.

Для снятия схемы с охраны нормально замкнутый переключатель включен последовательно с базой NPN-транзистора. При нажатии на этот нормально замкнутый переключатель он размыкает свой контакт и отсоединяет базу NPN-транзистора от остальной схемы, нарушая уплотнение и сбрасывая выход источника питания.

Емкость 1 мкФ на базе транзистора NPN — это всего лишь пороговое значение, поэтому небольшое пиковое потребление не вызывает срабатывания защиты.

Вы можете питать эту цепь от 9В до 15В. Только будьте осторожны, чтобы правильно выбрать напряжение реле и напряжение конденсаторов. И для ясности, не подключайте контакты питания этой схемы напрямую к выходу источника питания, иначе это будет бесполезно. Только представьте, если ваш выход закорочен, напряжения для питания схемы защиты не хватит. Вам нужно будет подключить его на этапе перед выходом, возможно, специальный стабилизатор напряжения только для него.LM7812 будет более чем достаточно.

Правила NEC по максимальной токовой защите оборудования и проводов

Благодарим вас за посещение одной из наших самых популярных классических статей. Если вы хотите получить обновленную информацию по этой теме, ознакомьтесь с недавно опубликованной статьей « Размер устройства защиты от перегрузки по току ».

Перегрузка по току возникает, когда ток превышает номинал оборудования или допустимую нагрузку проводника.Это может быть из-за перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю [ст. 100]. Устройства защиты от перегрузки по току защищают проводники и оборудование от перегрузки по току. Хитрость заключается в выборе правильной защиты от сверхтока для конкретной цепи.

Статья 240 предусматривает требования к достаточной максимальной токовой защите в правильном месте. Другие статьи могут относиться к вашей конкретной установке (см. Таблицу 240.3).

Защитные проводники

Общее правило для защиты от перегрузки по току состоит в том, чтобы выбрать устройство защиты от перегрузки по току (OCPD), которое защищает проводники в зависимости от их силы тока (после корректировки и настройки допустимой нагрузки согласно 310.15). Вы должны обеспечить защиту там, где проводники получают питание [240.4 и 240.21], но существует несколько исключений из этого правила [240.4 (A) — (G)]:

• Опасность потери мощности . Если прерывание цепи создает опасность (например, цепь пожарного насоса), вы должны обеспечить защиту от короткого замыкания, но вам не нужно обеспечивать защиту проводника от перегрузки [240,4 (A)].

• OCPD номиналом 800 А или менее . Если вы соответствуете трем требованиям 240.4 (B), вы можете использовать следующий более высокий стандартный рейтинг OCPD, указанный в 240.6 (выше допустимой токовой нагрузки защищаемых незаземленных проводов).

• OCPD с номиналом более 800A . Если OCPD превышает 800 А, допустимая нагрузка на проводник (после температурной коррекции, регулировки пучка проводов или и того и другого) должна иметь номинальное значение, по крайней мере, такое же, как у OCPD, определенного в 240,6 [240,4 (C)].

• Вторичные жилы трансформатора . Вы можете защитить вторичные проводники 2-проводной системы (с одним напряжением) с помощью первичного OCPD размером 450.3 (B) при условии, что OCPD не превышает значение, определенное умножением допустимой нагрузки вторичного проводника на отношение напряжения вторичного к первичному трансформатору [240,4 (F)].

• Особые области применения . Защита от перегрузки по току для конкретного оборудования и проводов должна соответствовать требованиям Таблицы 240.4 (G).

Оборудование для кондиционирования / охлаждения и проводники цепи должны быть защищены от перегрузки по току в соответствии с 440.22, а проводники цепи двигателя должны быть защищены в соответствии со ст.430 [240,4 (G)].

Гибкие шнуры и крепежные провода

NEC распространяется только на проводку в помещении, но не на шнуры питания перечисленных приборов или светильников или удлинители. Для гибких шнуров и крепежных проводов, не являющихся частью прибора или светильника, или указанного удлинителя:

• Защитите гибкий шнур с помощью OCPD, размер которого соответствует его допустимой нагрузке согласно Таблице 400.5 (A) (1) или Таблице 400.5 (A) (2) [240.5].

• Защитите провода крепления с помощью OCPD, размер которых соответствует их допустимой нагрузке согласно Таблице 402.5 [240,5].

Защита от замыканий на землю

Согласно 240.13, сервисное оборудование и фидерные цепи на 1000 А или более, питаемые от 4-проводной, 3-фазной системы с соединением звездой 277/480 В, должны быть защищены от замыканий на землю в соответствии с 230.95 [215.10 и 230.95], но это требование не соответствует не относится к:

1. Непрерывные производственные процессы, при которых из-за неупорядоченного останова возникает дополнительная или повышенная опасность.

2. Установки, в которых уже существует защита оборудования от замыканий на землю.

3. Пожарные насосы [695,6 (H)].

Незаземленные проводники

Предохранитель или автоматический выключатель необходимо подключить последовательно с каждым незаземленным проводом [240.15]. Выключатели должны автоматически (и вручную) размыкать все незаземленные проводники цепи. Однако вы можете использовать отдельные однополюсные выключатели с обозначенными стяжками для:

• Многопроволочные ответвленные цепи, питающие только нагрузки между фазой и нейтралью [240.15 (B) (1)] ( Рис.1 ).

Рис. 1. Отдельные однополюсные выключатели с обозначенными стяжками разрешены для многопроволочной ответвленной цепи, которая питает только нагрузки между фазой и нейтралью.

• Ответвительные цепи, питающие однофазные межфазные нагрузки (120/240 В) [240,15 (B) (2)].

• Ответвительные цепи, обеспечивающие питание трехфазных межфазных нагрузок в системах, напряжение которых не превышает 120 В относительно земли [240.15 (B) (3)].

Расположение

Устанавливайте OCPD там, где ответвление цепи или фидерные проводники получают питание [240.21]. Исключения из этого требования:

1. Ответвители ответвительной цепи, если они соответствуют требованиям 210,19 [240,21 (A)].

2. Отводы питателя, если они соответствуют требованиям 240.21 (B) (1) — (B) (5). Но вы не можете использовать «правило защиты следующего размера» 240,4 (B) [240,21 (B)].

3. Вторичные проводники трансформатора, если они соответствуют требованиям 240.21 (C).

4. Рабочие провода, защищенные от перегрузки устройством максимального тока отключения на 230.91 [240,21 (D)].

5. Ответвители шинопровода, которые вы можете защитить в соответствии с требованиями 368.17 [240.21 (E)].

6. Отводы цепи двигателя, которые можно защитить в соответствии с требованиями 430.28 и 430. 53 [240.21 (F)].

7. Проводники от клемм генератора, которые вы можете защитить в соответствии с требованиями 445.12, если они соответствуют требованиям к размеру 445,13 [240,21 (G)].

8. Проводники батареи, для которых вы устанавливаете OCPD как можно ближе к клеммам 240 батареи.21 (H)].

OCPD должны быть легко доступны [240.24 (A)]. Устанавливайте их так, чтобы центр захвата рабочей рукоятки в ее верхнем положении не превышал 6 футов 7 дюймов над полом или рабочей платформой. Четыре исключения из этого требования к высоте:

1. Автобусные маршруты, как предусмотрено в 368.17 (C) [240.24 (A) (1)].

2. Дополнительные OCPD [240.24 (A) (2)].

3. OCPD, описанные в 225.40 и 230.92 [240.24 (A) (3)].

4. OCPD, расположенные рядом с оборудованием, если они доступны с помощью переносных средств [240.24 (А) (4)].

OCPD не должно быть:

• Подвержены физическим повреждениям [240,24 (C)].

• Находится рядом с легко воспламеняющимся материалом [240,24 (D)].

• Расположены в ванных комнатах жилых единиц, общежитий или гостевых комнат / гостевых апартаментов гостиниц или мотелей [240.24 (E)].

• Расположен над ступеньками лестницы [240,24 (F)].

Корпуса

В сырых или влажных помещениях корпуса, содержащие OCPD, должны предотвращать попадание влаги или воды в корпус (или их накопление внутри).При установке корпуса для поверхностного монтажа во влажном месте оставьте не менее дюйма воздушного пространства между ним и монтажной поверхностью [240.32].

Если это непрактично, установите корпус OCPD в вертикальном положении [240,33]. Вы можете установить его горизонтально, если OCPD соответствует требованиям 240.81 ( Рис. 2 ). В разделе 240.81 указано, что при вертикальном срабатывании ручки выключателя ВЕРХНЕЕ положение ручки должно быть в положении ВКЛ. Таким образом, шкаф, содержащий один ряд автоматических выключателей, может быть установлен горизонтально, если автоматические выключатели установлены так, что UP находится в положении ON.Однако корпус, содержащий щит с несколькими автоматическими выключателями на противоположных сторонах друг друга, должен быть установлен вертикально.

Рис. 2. Кожухи для устройств максимального тока должны быть установлены вертикально, если это нецелесообразно.

Штекерные предохранители

Предохранители вилки на 15 А или ниже идентифицируются по шестиугольной конфигурации окна, крышки или другой выступающей части. Вставные предохранители можно использовать только когда:

1. Напряжение цепи не превышает 125 В между проводниками [240.50 (А) (1)].

2. Цепи питаются от системы с линейным напряжением, не превышающим 150 В [240,50 (A) (2)].

Предохранители на базе Эдисона рассчитаны на работу при напряжении не более 125 В и номинальном токе не более 30 А [240,51 (А)]. Вы можете использовать их только для замены в существующей установке, где нет доказательств взлома или перенапряжения [240.51 (B)]. Вы можете установить держатели предохранителей на базе Эдисона только в том случае, если вы установите адаптер, который позволяет им принимать предохранители типа S [240.52].

Предохранители типа S работают при напряжении не более 125 В и имеют номинальный ток 15 А, 20 А и 30 А [240,53 (А)].

Картридж предохранителей

Патронные предохранители имеют две основные конструкции: наконечник (максимальный ток 60 А) и нож-лезвие (номинал более 60 А). Длина и диаметр предохранителя зависят от номинального напряжения и тока.

Вы можете использовать патронные предохранители и держатели предохранителей типа 300 В только для цепей, не превышающих 300 В [240.60 (А)]:

• Между проводниками.

• От любого незаземленного проводника до нейтральной точки.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели должны отключаться и замыкаться вручную. Не ручные средства управления автоматическим выключателем, такие как электрический независимый расцепитель или пневматическое управление, разрешены, если автоматический выключатель также может управляться вручную [240.80].

Автоматические выключатели имеют отключающую способность 5000 А, если не указано иное.Убедитесь, что автоматический выключатель имеет отключающую способность, достаточную для тока короткого замыкания на линейных клеммах оборудования. Если номинальный ток прерывания недостаточен, линейное замыкание или замыкание на землю может вывести из строя оборудование или привести к серьезным травмам или смерти. Подробнее см. 110.9 ( Рис. 3 ).

Рис. 3. Устройства максимального тока должны иметь отключающую способность не ниже номинального напряжения цепи и тока, доступного на линейных выводах оборудования (110.9).

Автоматические выключатели, используемые для переключения цепей люминесцентного освещения 120 В или 277 В, должны быть указаны в списке и иметь маркировку SWD или HID. Автоматические выключатели, используемые для переключения цепей освещения с разрядом высокой интенсивности, должны быть указаны и иметь маркировку HID [240.83 (D)].

Если автоматический выключатель имеет номинальное напряжение прямой цепи, например 240 В, вы можете использовать его в цепи, где номинальное напряжение между любыми двумя проводниками (фаза-нейтраль или фаза-линия) не превышает этого номинального значения [240,85 ].

Если автоматический выключатель имеет косую черту, например 120/240 В или 277/480 В, вы можете использовать его в системе с глухим заземлением, где номинальное напряжение любого проводника относительно земли не превышает нижнего из двух значений, и номинальное напряжение между любыми двумя проводниками не превышает высшего значения [240.85].

Не используйте прерыватель цепи 120/240 В на верхнем плече надежно заземленной 4-проводной, 3-фазной системы с подключением по схеме треугольника 120/240 В. 208 В на верхнем плече превышает номинальное линейное напряжение выключателя 120 В (, рис. 4, ).

Рис. 4. Автоматические выключатели с номинальной мощностью 120 В / 240 В могут использоваться в других местах, где линейное напряжение не превышает 120 В, а линейное напряжение не превышает 240 В.

Глаз на приз

Требования ст.240 довольно просты. Для каждого проводника должна быть предусмотрена максимальная токовая защита в зависимости от его допустимой токовой нагрузки от 310,15 в точке, где он получает питание, если только он не соответствует одной из ситуаций, которые мы обсуждали [240.4].

OCPD должен быть способен размыкать цепь при возникновении ситуации перегрузки по току, а также должен иметь отключающую способность, достаточную для предотвращения повреждения в условиях отказа [110.9]. Выполнение этих требований — основная цель ст. 240.

Холт является владельцем Mike Holt Enterprises, Inc., Лисбург, Флорида. С ним можно связаться по адресу www.mikeholt.com.

Информационный документ: Защита от перегрузки по постоянному току

Автоматические выключатели и защита параллельных цепей для центров обработки данных

Скачать PDF

---

Введение

За последние несколько лет среднее энергопотребление на один сервер увеличилось более чем на 20 процентов. Кроме того, консолидация и расширение приводят к тому, что центры обработки данных и их стойки все более и более заполняются энергоемким ИТ-оборудованием, таким как блейд-серверы.Для поддержки нового энергоемкого ИТ-оборудования, особенно серверов, менеджерам центров обработки данных пришлось увеличить мощность стойки ИТ-оборудования. За последнее десятилетие типичная мощность, требуемая на стойку, увеличилась с 2 до 10 киловатт.

В настоящее время электроэнергия составляет 30 процентов эксплуатационных расходов центра обработки данных и 20 процентов общей совокупной стоимости владения. Ожидается, что к 2010 году ежегодные затраты на электроэнергию среднего центра обработки данных удвоятся.

Чтобы дать представление о величине энергопотребления центра обработки данных, в районе залива Сан-Франциско / Кремниевой долины сегодня одни только центры обработки данных потребляют 375 мегаватт в год.Этой мощности достаточно, чтобы обеспечить 75 000 домовладений.

Для обеспечения всей этой мощности менеджеры центров обработки данных развертывают блоки распределения питания (PDU), способные выдерживать более высокие напряжения, например 208 вольт, и более высокие токи, например 30 ампер, для удовлетворения повышенных требований к мощности. В свою очередь, новые требования к сертификации для защиты параллельных цепей и блоков распределения питания были выпущены из-за соображений безопасности в связи с тем, что в настоящее время в стойки ИТ-оборудования подается значительный объем электроэнергии.

Положения

Underwriters Laboratories (UL) выпустила стандарт UL 60950-1, который применяется к безопасности оборудования информационных технологий (ITE).Этот стандарт требует использования максимальной токовой защиты параллельной цепи для конфигураций ITE PDU более 20 ампер. Как правило, блоки распределения питания ITE с номинальным током более 20 А и сертифицированные после апреля 2003 г. должны иметь встроенные автоматические выключатели или предохранители UL 489 (например, предохранители UL 248-5), подходящие для защиты параллельных цепей.

UL 60950-1 допускает поставку продуктов с номинальным током 15 и 20 ампер без автоматических выключателей, поскольку автоматические выключатели на 15 или 20 ампер в здании считаются достаточными для защиты PDU.Однако допустимо наличие дополнительной защиты в PDU. Он также является «дедушкой» PDU, которые обрабатывают более 20 ампер, но были сертифицированы до апреля 2003 года. Хотя такие PDU все еще используются и все еще продаются, могут быть ограничения в их допустимом использовании, если они включены в более крупные системы ITE, разработанные для последний стандарт UL 60950-1.

Недавно сертифицированные блоки распределения питания ITE, рассчитанные на ток более 20 ампер, должны использовать защиту от перегрузки по току, которая соответствует требованиям защиты параллельных цепей в соответствии с Национальным электрическим кодексом, ANSI / NFPA 70.Фактически, это означает, что эти продукты должны иметь автоматические выключатели ответвления, перечисленные в соответствии с UL 489, «Стандарт для автоматических выключателей в литом корпусе, переключатели в литом корпусе и кожухи автоматических выключателей», или предохранители, перечисленные для защиты параллельных цепей, например, перечисленные в UL 248-5, «Низковольтные предохранители. Часть 5: предохранители класса G.»

В дополнение к стандарту UL 489, Underwriters Laboratories также публикует стандарт UL 1077, «Стандарт дополнительных защитных устройств для использования в электрическом оборудовании.Устройства, сертифицированные в соответствии с этим стандартом, называются «дополнительными устройствами защиты» и являются «признанными» компонентами, а не «перечисленными» устройствами, как выключатели UL 489. Автоматические выключатели, включенные в список UL, соответствуют более строгим требованиям к защите параллельных цепей, чем дополнительные устройства защиты, получившие признание UL.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели используются по-разному. Они устанавливаются в панельные платы, также называемые строительными блоками распределения питания и стоечными блоками распределения питания, для защиты разветвленной проводки и встраиваются в оборудование для защиты компонентов и систем.Прерывание короткого замыкания — протекание тока ограничивается только сопротивлением проводки — является серьезным испытанием автоматического выключателя. Если отключающая способность выключателя недостаточна, устройство может буквально взорваться.

Все автоматические выключатели проверяются на активацию короткого замыкания, но продолжает ли устройство работать после размыкания короткого замыкания, зависит от серьезности события. UL 489 требует, чтобы прерыватель работал после испытания на короткое замыкание. UL 1077 и стандарт IEC EN 60934 позволяют выключателям устранять состояние короткого замыкания, но при этом безопасно разрушаются.Выключатели UL 489 могут отключать короткие замыкания силой 5000 ампер и более. Обычно автоматические выключатели UL 1077 могут отключать токи короткого замыкания в 1000 ампер.

Выдержит ли выключатель при коротком замыкании или нет, зависит от величины тока. Каждый автоматический выключатель имеет два номинала отключающей способности. Один определяет максимальный ток, который выключатель может безопасно прервать и продолжить работу (официально известный как «пригодный для дальнейшего использования» или «перекалиброванный после тестирования»). Другой рейтинг прерывания определяет максимальный ток, который выключатель может безопасно отключить, но может быть выведен из строя в процессе («не пригоден для дальнейшего использования» или «не откалиброван после тестирования»).

Для стоечных БРП центров обработки данных с автоматическими выключателями UL 489 «не пригоден для дальнейшего использования» или «не откалиброван после тестирования» не является проблемой. Это связано с тем, что максимальный ток короткого замыкания не может превышать пороговое значение «перекалибровано после тестирования». Почему? Потому что сопротивление кабелей, проложенных обратно к щитовой панели / распределительному устройству здания, не позволяет току достигать уровней, достаточных для того, чтобы выключатель UL 489 «не подходил для дальнейшего использования».

Перегрузки могут быть краткосрочными или долгосрочными.Защитное устройство не должно срабатывать при кратковременном или кратковременном перегрузке по току, что является нормальным для защищаемого оборудования. Серверы, например, могут создавать пусковые токи при запуске их внутренних цепей питания и фильтров. Эти пусковые токи обычно длятся всего доли секунды и редко вызывают проблемы. Если перегрузка длится дольше нескольких минут, выключатель должен открыться, чтобы предотвратить перегрев и повреждение. Что дает выключателю способность различать нормальные и повреждающие сверхтоки, так это его кривая задержки.

Кривые задержки

В технологии автоматических выключателей есть четыре вида кривых задержки — тепловые, термомагнитные, магнитные и гидравлические магнитные. Каждый из них имеет свой профиль отключения в зависимости от времени и тока, и каждый имеет различные механические характеристики.

Тепловые выключатели состоят из термочувствительной биметаллической ленты или диска. Этот тип технологии имеет более медленную характеристическую кривую, которая различает безопасные временные скачки напряжения и длительные перегрузки.Эти автоматические выключатели представляют собой недорогое решение для защиты электроприборов и печатных плат, среди прочего. Термомагнитные выключатели сочетают в себе преимущества теплового и магнитного выключателя. Эти устройства имеют задержку, чтобы избежать ложного срабатывания, вызванного нормальным пусковым током, и соленоидный привод для быстрого отклика при более высоких токах.

И стандартные тепловые, и термомагнитные выключатели чувствительны к температуре окружающей среды, поэтому они не подходят для теплых стоек ИТ-оборудования.Магнитные выключатели работают через соленоид и срабатывают почти мгновенно, как только достигается пороговый ток. Этот тип кривой задержки подходит для чувствительных установок, но не идеален для оборудования, такого как серверы, которые обычно имеют пусковые токи на 30–200 процентов выше их нормального потребления тока.

Магнитный прерыватель цепи может быть объединен с гидравлической задержкой, чтобы сделать его устойчивым к скачкам тока. Эти гидромагнитные выключатели похожи на термомагнитные выключатели в том, что у них есть двухступенчатая кривая отклика — они обеспечивают задержку при нормальных максимальных токах, но быстро срабатывают при коротких замыканиях.

Гидромагнитные выключатели не подвержены влиянию температуры окружающей среды. Многие гидромагнитные гидромолоты доступны с набором кривых задержки для конкретных применений. Серверы и сетевое оборудование должны быть защищены при коротких замыканиях, но они не должны терять мощность из-за нормального перегрузки по току. Поэтому в лучших PDU для центров обработки данных используются гидромагнитные выключатели с кривыми задержки, подходящими для оборудования ИТ-инфраструктуры.

Гидромагнитные выключатели чувствительны к поворотному положению. Таким образом, сами выключатели следует устанавливать в вертикальном положении, чтобы гравитация не влияла на движение соленоида. Но поскольку стоечные БРП предназначены для специального монтажа, т. Е. Горизонтально в одном или нескольких местах стойки или вертикально на стойке в вертикальном положении, положение выключателя четко определено и стабильно.

Вопросы, которые следует задать о защите параллельных цепей для центров обработки данных

Ниже приведены вопросы, которые ИТ-администраторы и менеджеры центров обработки данных должны учитывать при покупке высокомощных PDU для центра обработки данных:

Есть ли в ваших PDU предохранители или автоматические выключатели ? Если есть автоматические выключатели, включены ли они в UL 489 и UL или признаны UL 1077 и UL?

• На какой риск вы готовы пойти при развертывании продуктов, не соответствующих последним требованиям?
• Кто несет ответственность, если возникла проблема, например потеря питания или повреждение оборудования, которая была определена как результат неправильной замены предохранителя?
• Соответствуют ли ваши высокомощные блоки распределения питания последним стандартам?
• Как долго вы можете ждать замены предохранителя в случае возникновения проблем с питанием?сброс автоматического выключателя?
• Кто может заменять предохранитель в PDU большой мощности?
• Существуют ли соглашения об уровне обслуживания (SLA), требующие определенных уровней времени безотказной работы? Как предохранители и различные автоматические выключатели влияют на эти SLA?

Защита параллельных цепей Альтернативы выключателям UL 489

Защита параллельных цепей может осуществляться с помощью предохранителей или автоматических выключателей

Предохранители

Предохранители допускаются для защиты цепей PDU.Однако они, как правило, не считаются передовой практикой в ​​отрасли, особенно для критически важных объектов.

• Во многих PDU используется несколько предохранителей, иногда до двенадцати на PDU. Для центра обработки данных со 100 PDU это означает 2400 предохранителей, каждый из которых является потенциальной точкой отказа.
• Для развертывания 208 вольт требуется два горячих участка (два из трех горячих участков в трехфазной силовой установке). Возможно, сработает предохранитель на одной из ножек, но предохранитель на второй ножке останется целым.Это означает, что, несмотря на слитную защиту, вторая нога остается горячей и опасной.
• Замена предохранителя может занять много времени, что приведет к увеличению среднего времени ремонта (MTTR).
• Замена предохранителя может быть дорогостоящей, поскольку может потребоваться электрик, а также, возможно, помощник электрика. Это особенно верно, если предохранитель необходимо заменить в нерабочее время.
• Сертификаты продукта могут быть аннулированы, а гарантия может быть аннулирована, если PDU физически открыт или если перегоревший предохранитель заменен неправильно.

Тепловые автоматические выключатели

Тепловые автоматические выключатели могут быть улучшением по сравнению с предохранителями, но для сильноточных приложений все же могут быть некоторые ограничения.

• Многие тепловые выключатели можно вернуть в исходное состояние только после неисправности. Их нельзя использовать для отключения питания вручную.
• Тепловые выключатели по своей природе чувствительны к срабатыванию из-за нагрева корпуса
• Тепловой выключатель, обычно устройство UL 1077, может отключать токи короткого замыкания до 1 кА или 2 кА.Это намного меньше возможностей автоматического выключателя UL 489, который рассчитан на отключение токов короткого замыкания 5 кА или более.
• Устройства UL 1077 обозначены как устройства дополнительной защиты и признаны UL. Они не получают более строгого обозначения в списке UL.

Резюме

С апреля 2003 года UL 60950-1 требует использования защиты параллельных цепей для конфигураций PDU более 20 ампер. Фактически это означает, что эти PDU должны иметь автоматические выключатели ответвления, указанные в UL 489, или предохранители, такие как UL 248-5.Лучшими блоками распределения питания для центров обработки данных являются блоки распределения питания с гидромагнитными выключателями, разработанные с кривыми задержки, подходящими для ИТ-оборудования.

PDU мощностью более 20 ампер, сертифицированные до апреля 2003 года, могут продаваться с автоматическими выключателями, не соответствующими стандартам UL 489. Однако эти продукты не рекомендуются. Underwriters Laboratories изменили требования по уважительным причинам. Существуют риски, связанные с использованием устаревших продуктов. (См. Раздел «Альтернативы защиты параллельных цепей для выключателей UL 489» и «Вопросы о защите ответвлений для центров обработки данных» выше.) Руководителям ИТ-отдела и оборудования центров обработки данных имеет смысл приобретать новейшие, самые безопасные и надежные технологии.

О Raritan

Raritan, торговая марка Legrand, является надежным поставщиком стоечных блоков распределения питания, мониторов ответвленных цепей, переключателей, датчиков окружающей среды, переключателей KVM-over-IP, серверов последовательных консолей и аудио / видео решений для дата-центры и ИТ-специалисты. Компания Raritan, основанная в 1985 году и базирующаяся в Сомерсете, штат Нью-Джерси, имеет офисы по всему миру, обслуживающие клиентов в 76 странах.В более чем 50 000 местоположений отмеченные наградами аппаратные решения Raritan помогают малым, средним, корпоративным центрам обработки данных и центрам обработки данных для совместной работы повысить эффективность, надежность и производительность. И предоставьте ИТ-отделам безопасные и надежные инструменты удаленного доступа, необходимые для управления критически важными средами.