Zasilacze impulsowe - zabezpieczenia

Konstruktorzy zasilaczy stosują różne metody zabezpieczeń przed skutkami zwarć i przeciążeń. Zabezpieczenia powinny chronić zasilacz i obciążenie. Poniżej omówiono najczęściej spotykane.

Tryb Hiccup (Hiccup mode) 

Jest to zabezpieczenie stosowane bardzo często (z ang. hiccup – czkawka), którego zaletą są małe straty mocy w zasilaczach w przypadku przeciążenia lub zwarcia oraz automatyczny powrót do normalnej pracy po ustąpieniu przyczyny zwarcia lub przeciążenia.

W czasie A pojawia się przeciążenie lub zwarcie. Następuje odłączenie zasilania. Na wyjściu pojawia się impuls prądowy o bardzo krótkim czasie trwania (np. 100 ms) i wartości do 150% prądu maksymalnego. Zasilacz co kilka sekund wysyła ten impuls, aż do czasu ustąpienia przyczyny przeciążenia lub zwarcia (B), następnie przechodzi do trybu normalnej pracy. Próg zadziałania tego zabezpieczenia (wyłączenie zasilacza) ustawiony jest w większości przypadków na 110–150% prądu znamionowego (I_out). Najczęściej ten tryb jest zintegrowany z zabezpieczeniem termicznym. Jeżeli obciążenie pobiera prąd większy od znamionowego, ale mniejszy od progu zadziałania zabezpieczenia, to po krótkim czasie włączy się zabezpieczenie termiczne, odłączając zasilanie i zasilacz przechodzi do trybu hiccup aż do momentu ustąpienia przyczyny przeciążenia.

Krzywa A – ograniczenie prądu (Foldback Current Limiting)
Ten rodzaj zabezpieczenia stosuje się również w zasilaczach liniowych. Po przekroczeniu maksymalnego prądu (zmniejszeniu oporności obciążenia) następuje jego redukcja (zmniejszenie). Inaczej mówiąc, jeżeli rezystancja obciążenia zmniejsza się, to następuje redukcja prądu. Zaletą tego rozwiązania są małe straty mocy w zasilaczach w przypadku przeciążenia lub zwarcia. Jednak przy tym rozwiązaniu zasilacz nie wystartuje przy obciążeniu o dużym prądzie rozruchowym (np. duża pojemność).

Krzywa B – stabilizacja prądu (Constant Current Limiting)
Po przekroczeniu maksymalnego prądu (zmniejszeniu oporności obciążenia) zasilacz utrzymuje stały prąd wyjściowy niezależnie od wartości przeciążenia, podczas gdy napięcie wyjściowe zmniejsza się. Często też stosuje się drugie zabezpieczenie, które wyłącza zasilacz, kiedy napięcie spadnie do kilku voltów. Dużą wadą tej metody są duże straty mocy w samym zasilaczu oraz duży prąd płynący przez obciążenie, co może skutkować uszkodzeniami. Ten rodzaj zabezpieczenia pozwala na start zasilacza przy obciążeniach o charakterystyce nieliniowej.

Krzywa C – ograniczenie mocy (Over Power Limiting)
Po przekroczeniu maksymalnego prądu (zmniejszeniu oporności obciążenia) moc wyjściowa zasilacza pozostaje na stałym poziomie. Wraz ze wzrostem obciążenia napięcie i prąd wyjściowy spadają zgodnie z charakterystyką C. Ten rodzaj zabezpieczenia pozwala na start zasilacza przy obciążeniach o charakterystyce nieliniowej.