Безопасность в нашей сфере критически важна. В каждом шкафу автоматике установлены автоматы, тепловые реле и другие специальные устройства. Но базовые защиты реализует и блок питания.
В прошлых статьях цикла говорилось о том, как устроен блок питания и как происходит стабилизация напряжения. В этой статье будет рассказано, как устроены защиты блока питания.
Начнем с последнего.
Если говорить об однофазных блоках питания, список гадостей, которые могут с ними случиться не так, чтобы сильно велик. Это короткое замыкание по входу или выходу, перегрев и переохлаждение, ну и перегрузка конечно.
С последнего и начнем.
Для блоков питания до 2010-х время реакция на перегрузку выглядела следующим образом.
При перегрузке выше заявленного тока блок питания уходил в глухую оборону, отключал выход и ждал. Периодически блок питания включал выход, пытаясь запуститься, но, если проблема не уходила, блок продолжал сидеть в глухой обороне. В принципе до сих пор часто встречаются блоки питания с таким вариантом защиты. Такой тип защиты называется отсечка или для любителей английского – хайкап (hiccup). Английский термин ("икота") лучше и нагляднее отражает режим работы блока в таком режиме. Сенсей предпочитал показывать ВАХ, объясняя это.
Такая защита подходит для большинства бытовых применений, но в автоматике становится слабым местом. Большинство приборов оснащены на входе большими емкостями. Заряд пустой емкости ничем для блока питания не отличается от короткого замыкания. Небольшие емкости удастся зарядить на старте, но, скорее всего, прибор не сможет не работать на номинальную нагрузку. Можно, конечно, поиграть с режимом отсечки, но это не панацея.
Для такой нагрузки в промышленных блоках питания используют другой подход. Для перегрузки используют режим ограничения или стабилизации тока, в отсечку блок питания уходит только по перегреву.
Такой блок питания будет дороже (за счет цепей ограничения тока), но довести его до «икоты» можно только переведя в критический режим, например, устроив перегрев.
Некоторые производители идут дальше и дают блокам питания функцию кратковременного перегруза (boost).
Эта функция разрешает кратковременную перегрузку (3-5 секунд) по току в полтора-два раза. Ёмкости быстро запитываются большим током, приводы стартуют и т.д. А потом блок работает на номинале. По просьбе сенсея добавлю ВАХ такого блока питания
Пока эта схема считается наиболее продвинутой в промышленных блоках питания с точки зрения работы с перегрузкой.
Рассмотрим остальные защиты.
Слишком низкое и слишком высокое напряжение. Блоки питания заявляют диапазон 100-240 В (с учетом отклонений 85-264 В). При снижении напряжения ниже 85 вольт блок питания не гарантирует работу на полную мощность. До 70 вольт будет нормально работать большинство блоков питания, некоторые вытянут и на 30-40 В. Потом блок отключится и попросит нормального напряжения на вход.
Повышенное напряжение страшнее. В России объекты, где 270-280 Вольт в розетке - обычное дело. Блоки питания с таким входным напряжением могут либо уходить в защиту, либо терпеть и стареть с пугающей скоростью. Но выше 300 Вольт не выдержит никакая схема, поэтому в блоки питания встраивают варистор. Если вдруг прогуливали лекции сенсея, варистор – это резистор с большим сопротивлением в рабочем диапазоне напряжений и минимальным за границами этого диапазона. При скачке напряжения выше 300-320 В варистор выгорит и блок питания придет в негодность. Зато ремонтировать такой блок питания несложно, достаточно заменить варистор.
С климатикой все также предсказуемо. При слишком высокой или низкой температуре блоки питания начинают хандрить. При температурах ниже минус 25 блоки питания стартуют с большим трудом и чудовищными пульсациями. При температурах больше плюс 70 и больше начинают икать и ругаться. Ближе к границам заявленного диапазона блок питания нельзя нагружать на 100%. В каждом блоке питания в руководстве представлена температурная характеристика.
У надежных блоков питания такая характеристика ближе к прямоугольнику, у большинства трапециедальна, некоторые рисуют сложные фигуры, похожие на паровозик из детских раскрасок. Сложных фигур в этом разделе стоит опасаться.
Последний вид аварий (самый редкий) – внутренняя авария обратной связи блока питания. В нашей статистике этот тип аварии уверенно занимает последнее место в статистике отказов. Главная опасность в этом случае – получить слишком высокое напряжение на выходе работоспособного прибора. Для этого в блок питания встроена жесткая защита по перенепряжению на уровне 125-135% номинального напряжения. В самом плохом случае неисправный блок питания на 24В не выдаст в нагрузку ничего круче 32-35В. Неприятно, но некритично.
На этом тема защит блоков питания исчерпана, спасибо дочитавшим.
Подписывайтесь на наш канал, пишите, какие темы вам интересны, любите силовую технику и да пребудет с вами сила. ОВЕН_СИЛА.