Σχετικές Οδηγίες για Ασφάλειες

1. Όταν λειτουργεί με κανονικό ρεύμα λειτουργίας 25 μοιρών, το ονομαστικό ρεύμα της ασφάλειας πρέπει συνήθως να μειώνεται κατά 25% για να αποφευχθεί η επιβλαβής τήξη. Οι περισσότερες παραδοσιακές ασφάλειες χρησιμοποιούν υλικά με χαμηλότερες θερμοκρασίες τήξης. Επομένως, αυτός ο τύπος ασφάλειας είναι πιο ευαίσθητος στις αλλαγές της θερμοκρασίας περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, μια ασφάλεια με ονομαστικό ρεύμα 10Α συνήθως δεν συνιστάται να λειτουργεί σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 25 μοιρών και ρεύμα μεγαλύτερο από 7,5Α.
2. Ονομασία τάσης Η ονομαστική τάση μιας ασφάλειας πρέπει να είναι ίση ή μεγαλύτερη από την πραγματική τάση κυκλώματος. Οι γενικές τυπικές σειρές ονομαστικής τάσης είναι 32V, 125V, 250V και 600V.
3. Η αντίσταση μιας ασφάλειας με αντίσταση δεν είναι σημαντική σε ολόκληρο το κύκλωμα. Λόγω του γεγονότος ότι η αντίσταση μιας ασφάλειας με ένταση ρεύματος μικρότερη από 1 είναι μόνο μερικά ohms, αυτό το ζήτημα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όταν χρησιμοποιείτε ασφάλεια σε κυκλώματα χαμηλής τάσης. Οι περισσότερες ασφάλειες είναι κατασκευασμένες από υλικά με θετικό συντελεστή θερμοκρασίας, επομένως υπάρχει διάκριση μεταξύ αντίστασης στο κρύο και στην αντίσταση στο θερμό.
4. Η ικανότητα μεταφοράς ρεύματος της ασφάλειας περιβάλλοντος θερμοκρασίας δοκιμάστηκε σε συνθήκες θερμοκρασίας περιβάλλοντος 25 μοιρών, οι οποίες επηρεάζονται από τις αλλαγές στη θερμοκρασία περιβάλλοντος. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία περιβάλλοντος, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία λειτουργίας της ασφάλειας και τόσο μικρότερη είναι η διάρκεια ζωής της. Αντίθετα, η λειτουργία σε χαμηλότερες θερμοκρασίες θα παρατείνει τη διάρκεια ζωής της ασφάλειας.
5. Η ονομαστική χωρητικότητα της ασφάλειας είναι επίσης γνωστή ως ικανότητα θραύσης. Η ονομαστική χωρητικότητα της ασφάλειας είναι το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα που μια ασφάλεια μπορεί πραγματικά να ασφαλίσει στην ονομαστική τάση. Όταν υπάρχει βραχυκύκλωμα, η ασφάλεια θα αντιμετωπίσει πολλαπλά στιγμιαία ρεύματα υπερφόρτωσης μεγαλύτερα από το κανονικό ρεύμα λειτουργίας. Η ασφαλής λειτουργία απαιτεί η ασφάλεια να παραμείνει ανέπαφη (χωρίς να σπάσει ή να σπάσει) και να εξαλείψει τα βραχυκυκλώματα.
νοημοσύνη
Για τους περισσότερους ασύγχρονους μετατροπείς μεταγωγής ενίσχυσης ανορθωτή που χρησιμοποιούν επαγωγείς, υπάρχει μια διαδρομή DC μεταξύ της εισόδου και της εξόδου. Η ύπαρξη αυτής της διαδρομής μπορεί να προκαλέσει δύο αρνητικές συνέπειες: πρώτον, όταν το βραχυκύκλωμα εξόδου ή ο σοβαρός χρόνος υπερφόρτωσης υπερβεί μερικές εκατοντάδες χιλιοστά του δευτερολέπτου, θα προκαλέσει υπερθέρμανση και ζημιά στη δίοδο (συνήθως δίοδος Schottky). Δεύτερον, όταν για κάποιο λόγο, όπως η διακοπή λειτουργίας από τον άνθρωπο, το κύκλωμα ταλάντωσης μεταγωγής σταματά να λειτουργεί και υπάρχει ακόμα τάση στο τέλος του φορτίου, μόνο μία δίοδος χαμηλότερη από την πτώση τάσης εισόδου, η έξοδος θα εξακολουθεί να καταναλώνει ενέργεια. Επιπλέον, εάν η υπολειπόμενη τάση είναι χαμηλότερη από το εύρος τάσης λειτουργίας σταθερής κατάστασης του φορτίου, θα θέσει το κύκλωμα σε αβέβαιη κατάσταση.
Για εφαρμογές με σχετικά μικρά ρεύματα εξόδου (λιγότερα από 5Α), και τα δύο παραπάνω προβλήματα μπορούν να επιλυθούν αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας έναν ελεγκτή τρόπου λειτουργίας ρεύματος ενός τσιπ και τεχνολογία δειγματοληψίας ρεύματος υψηλής τεχνολογίας. Σε αυτά τα κυκλώματα, η δίοδος αντικαθίσταται από ένα τρανζίστορ διακόπτη σύγχρονου ανορθωτή, οπότε η διαδρομή εισόδου-εξόδου μπορεί να αποκοπεί κλείνοντας το τρανζίστορ εσωτερικού διακόπτη. Ως αποτέλεσμα, το άκρο φορτίου βρίσκεται σε κατάσταση υψηλής αντίστασης στο άκρο εισόδου, το οποίο είναι το επιθυμητό αποτέλεσμα. Σε κανονικές συνθήκες εργασίας, η αντίσταση δειγματοληψίας υψηλών προδιαγραφών μέσα στο κύκλωμα λαμβάνει περιοδικά δείγματα του ρεύματος φορτίου, αποφεύγοντας έτσι τις καταστροφικές συνέπειες που προκαλούνται από υπερένταση. Επομένως, το εσωτερικό κύκλωμα προστασίας από υπερθέρμανση παρέχει μια ασφαλή περιοχή λειτουργίας (SAO) για τον μετατροπέα.
Το MAX668 είναι ένας ελεγκτής διακόπτη που ολοκληρώνει τη λειτουργία ενίσχυσης. Ο ελεγκτής ενίσχυσης τρέχουσας ανάδρασης (MAX668) οδηγεί ένα βελτιωμένο MOSFET λογικού επιπέδου N-καναλιού χαμηλού επιπέδου, το οποίο γειώνεται μέσω μιας αντίστασης δειγματοληψίας ρεύματος χαμηλής ποιότητας. Ο διακόπτης high-end είναι μια δίοδος Schottky, που επιλέγεται κυρίως επειδή έχει χαμηλή πτώση τάσης αγωγιμότητας προς τα εμπρός. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 7, η βασική δομή τοπολογίας του μετατροπέα ενίσχυσης δεν έχει διαταραχθεί. Σε αυτήν την εφαρμογή, το MAX668 μετατρέπει την τάση 3,3V σε 5V και το ρεύμα φορτίου μπορεί να φτάσει τα 3Α.
Μεταξύ αυτών, το ενισχυμένο με κανάλι P MOSFET-Q1 είναι το βασικό στοιχείο για την επίτευξη διακοπής φορτίου. Όταν το MAX668 είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης, η δίοδος D1 εξακολουθεί να άγει, με αποτέλεσμα μια τάση 3,3 V στον ακροδέκτη ισχύος του MAX810L μείον την πτώση τάσης της διόδου D1. Λόγω του ότι το επίπεδο κατωφλίου επαναφοράς του MAX810L είναι 4,65 V, η έξοδος RESET του είναι σε υψηλό επίπεδο, αναγκάζοντας το Q1 να απενεργοποιηθεί, αποσυνδέοντας έτσι το φορτίο από την τροφοδοσία εισόδου. Το MAX668 ρυθμίζει μια τάση εξόδου 5 V μέσω ενός δικτύου εξωτερικής αντίστασης ανάδρασης. Όταν η τάση εξόδου υπερβαίνει το επίπεδο κατωφλίου επαναφοράς του MAX810L, το εσωτερικό μονοσταθερό κύκλωμα αρχίζει να λειτουργεί με καθυστέρηση περίπου 240 ms. Στη συνέχεια, η έξοδος του MAX810L μειώθηκε, προκαλώντας την αγωγή του Q1.
Μετά την αγωγιμότητα Q1, το MAX810L παρακολουθεί συνεχώς την τάση εξόδου για να προσδιορίσει εάν η έξοδος είναι υπερένταση. Η υπερφόρτωση θα προκαλέσει μείωση της τάσης εξόδου. Όταν είναι κάτω από το επίπεδο κατωφλίου του MAX810L, η έξοδος του MAX810L αλλάζει από υψηλή σε χαμηλή μετά από καθυστέρηση 20 μ s, απενεργοποιώντας έτσι το Q1 και προκαλώντας την αποσύνδεση του φορτίου. Λόγω του εφέ ενίσχυσης του MAX668, η τάση στον ακροδέκτη τροφοδοσίας του MAX810 θα είναι υψηλότερη από το επίπεδο κατωφλίου της. Μετά από ένα χρόνο καθυστέρησης επαναφοράς 240 ms, η έξοδος του MAX810L θα αλλάξει ξανά από υψηλή σε χαμηλή και το Q1 θα ενεργοποιηθεί και θα επανασυνδεθεί αυτόματα στο φορτίο. Η παραπάνω διαδικασία θα επαναλαμβάνεται περιοδικά, εκτός εάν αφαιρεθεί το υπερβολικό φορτίο ή απενεργοποιηθεί το MAX668 για να σταματήσει να λειτουργεί. Επομένως, το MAX810L και ο διακόπτης Q1 μαζί σχηματίζουν έναν διακόπτη στερεάς κατάστασης (ηλεκτρονική ασφάλεια).
Το MAX810L (Συσκευή Micro Power) έχει μη ισορροπημένη βαθμίδα εξόδου push-pull. Κατά την έξοδο ρεύματος εξωτερικά, ισοδυναμεί με αντίσταση 6k Ω. Όταν τραβάς ρεύμα από έξω, ισοδυναμεί με αντίσταση 125 Ω. Όταν το Q1 είναι ενεργοποιημένο ή απενεργοποιημένο, η αντίσταση του MAX810L εμποδίζει την ταχεία φόρτιση και εκφόρτιση του πυκνωτή Miller και του πυκνωτή πηγής πύλης στο Q1, επιβραδύνοντας έτσι τη μεταβατική διαδικασία του διακόπτη. Υποθέτοντας ότι η συνολική ισοδύναμη χωρητικότητα του Q1 είναι 5000 pF, η σταθερά χρόνου του κυκλώματος RC του τρανζίστορ υψηλού ρεύματος όταν το MAX810 αντλεί ρεύμα (ισοδύναμο με μια αντίσταση 125 Ω) είναι περίπου 0,6 μ s. Ο χρόνος απόκρισης της μεταβατικής τάσης κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας αγωγιμότητας είναι περίπου 10RC=6 μ s. Ο χρόνος για την πλήρη απενεργοποίηση του ίδιου διακόπτη Q1 είναι περίπου 48 φορές ο χρόνος για την πλήρη αγωγιμότητα.
Όταν ένα εξωτερικό φορτίο ή C2 χρειάζεται να τραβήξει μεγάλο ρεύμα τη στιγμή της εκκίνησης, η γρήγορη διεξαγωγή του Q1 μπορεί να προκαλέσει την τάση εισόδου του MAX810 να είναι χαμηλότερη από την τάση κατωφλίου επαναφοράς, με αποτέλεσμα την επαναφορά. Επομένως, η προσθήκη ενός δικτύου RC για την επιβράδυνση της διαδικασίας ενεργοποίησης του. Η κατάλληλη επιλογή των R και C μπορεί να παρατείνει τη διαδικασία σύνδεσης φορτίου μέχρι αρκετούς κύκλους μεταγωγής MAX668, έτσι ώστε η τάση εξόδου του MAX668 να είναι πάντα υψηλότερη από την τάση κατωφλίου επαναφοράς του MAX810. Εάν τα R και C παρατείνουν τον χρόνο αγωγιμότητας του Q1 και επεκτείνουν επίσης τον χρόνο διακοπής λειτουργίας. Επομένως, είναι απαραίτητο να παραλληλίσουμε μια δίοδο Schottky στην αντίσταση για να επιταχύνουμε τη διαδικασία απενεργοποίησης του Q1 όταν το φορτίο είναι υπερφορτωμένο.
Προκειμένου να ληφθούν βελτιωμένα κανάλια και χαμηλότερη αντίσταση αγωγιμότητας, τα παραπάνω κυκλώματα απαιτούν τη χρήση MOSFET καναλιού P με ελεγχόμενο επίπεδο λογικής. Εάν η τιμή αντίστασης αγωγιμότητας του Q1 είναι μεγάλη και υπάρχει μεγάλη πτώση τάσης και στα δύο άκρα (ειδικά σε εφαρμογές χαμηλής τάσης εξόδου ή όταν το φορτίο είναι μακριά από την παροχή ρεύματος), η έξοδος πρέπει να ρυθμιστεί με τάση ανάδρασης από την αποστράγγιση Q1. Κατά το σχεδιασμό κυκλωμάτων, είναι απαραίτητο να ελαχιστοποιούνται οι παρασιτικές παράμετροι, ενώ εξετάζεται προσεκτικά η διάταξη του κυκλώματος. Η παραπάνω απομακρυσμένη ρύθμιση μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας έναν αναλογικό διακόπτη χαμηλής τάσης (MAX4544) συσκευασμένου σε SOT23, ο οποίος ελέγχεται από την έξοδο του MAX810L.
Σύμφωνα με τις παραμέτρους του προϊόντος MAX4544, η ελάχιστη τάση λειτουργίας του είναι 2,7 V. Λόγω του ότι η τάση εισόδου είναι 3,3V και η πτώση τάσης προς τα εμπρός του Schottky είναι 0,3V, ακόμα κι αν ο μετατροπέας ενίσχυσης είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης, το MAX4544 (και το MAX810) εξακολουθεί να λειτουργεί. Σε αυτό το σημείο, το MAX810 εξάγει υψηλό επίπεδο και ο κοινός ακροδέκτης COM του MAX4544 συνδέεται με το κανονικά ανοιχτό NO του (πηγή Q1). Όταν το MAX668 είναι ενεργοποιημένο, το δίκτυο αντιστάσεων που είναι συνδεδεμένο στον κοινό ακροδέκτη του MAX4544 παρέχει τάση ανάδρασης στο MAX668. Λόγω της μέγιστης αντίστασης αγωγιμότητας του MAX4544 που φτάνει τα 60 Ω σε τάση 5 V, για να επιτευχθεί το ελάχιστο σφάλμα τάσης εξόδου, η τιμή της αντίστασης ανάδρασης πρέπει να είναι μεγάλη. Λόγω της αντίστασης αγωγιμότητας του MAX4544 που είναι μόνο 120 Ω σε τάση λειτουργίας 3V, η τάση σφάλματος που εισάγεται από τον διακόπτη MAX4544 είναι πολύ μικρή, ακόμη και σε χαμηλή τάση εξόδου.
Όταν ο μετατροπέας ενίσχυσης είναι ενεργοποιημένος και η τάση εξόδου του υπερβαίνει το επίπεδο κατωφλίου επαναφοράς του MAX810 και υφίσταται καθυστέρηση επαναφοράς, η έξοδος του MAX810 θα αλλάξει από υψηλή σε χαμηλή, με αποτέλεσμα το Q1 να μεταφέρει και να συνδεθεί με το φορτίο. Ταυτόχρονα, η έξοδος χαμηλής στάθμης του MAX810 συνδέει το άκρο COM και το άκρο NC (κανονικά κλειστό άκρο) του MAX4544, προκαλώντας την αλλαγή της αντίστασης ανάδρασης από την πηγή του Q1 στην αποστράγγιση του Q1, επιτρέποντας τη ρύθμιση της τάσης εξόδου από το άκρο του φορτίου μακριά από τον μετατροπέα.
Η διαδικασία μεταγωγής του MAX4544 αλλάζει επίσης τον ακροδέκτη εισόδου του MAX810 από την πηγή του Q1 στην αποχέτευση του Q1, έτσι ώστε το MAX810 να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να παρακολουθεί εάν το φορτίο είναι υπερφορτωμένο.
Ασφάλιση υψηλής τάσης
Οι ασφάλειες υψηλής τάσης χρησιμοποιούνται συχνά σε πύργους και πόλους υψηλής τάσης, με διακόπτες ασφαλειών που έχουν επίσης τη λειτουργία διακοπτών on-off, ως προστασία υπερέντασης ή βραχυκυκλώματος για συστήματα μεταφοράς και διανομής.