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AC-DC 转换器中的过压保护 (OVP)

21ic电子网  · 公众号  · 半导体  · 2024-11-26 16:58

正文

当施加在设备端子上的电压超过其正常/预期范围时,称为过电压。在AC-DC 转换器中,由于电压瞬变、电源浪涌、负载波动或系统内部故障,会出现过电压。过电压波动会导致加速老化、绝缘击穿、元件故障,甚至对电气设备造成灾难性损坏。

过压保护的重要性

  • 设备保护:过压保护可保护半导体、电容器和集成电路等敏感元件免受可能导致立即或长期损坏的过高电压水平的影响。通过将电压限制在安全水平,保护措施可确保这些组件的使用寿命和可靠性。

  • 系统稳定性:过电压会破坏电气系统的稳定性,导致故障、异常运行,甚至设计关闭。通过降低过压风险,保护机制可维持系统稳定性和不间断供电。

  • 安全保证:过电压可能会造成安全隐患,例如触电或火灾风险。实施过电压保护措施有助于最大限度地降低这些风险,确保用户的安全并防止潜在的事故发生。

过压保护技术

       电压钳位:电压钳位是将电压电平限制在安全范围内的常用技术。此方法涉及使用保护器件,例如压敏电阻或瞬态电压抑制器 (TVS),它们提供低阻抗路径,将过多的电压从受保护的电路中转移出去。这些器件在正常工作条件下表现出高电阻,在过压事件期间表现出低电阻,从而有效地将电压钳位到预定水平。

       电压调节:电压调节技术旨在通过持续监控和调整转换器的运行,将稳定的输出电压维持在所需的范围内。反馈控制机制(例如电压调节器)用于感测输出电压并通过调整转换器的输入或开关参数来调节输出电压。通过密切调节输出电压,这些技术可以防止过压情况。

全波整流器的电压调节

       Crowbar 保护:Crowbar 保护是保护AC-DC 转换器免受过压事件影响的有效方法。它涉及使用由晶闸管或三端双向可控硅开关组成的撬棒电路,在过压情况下触发该电路以短路输入电压。通过创建低电阻路径,消弧电路将过多的电压从转换器转移出去并保护系统组件。

       避雷器:避雷器也称为避雷器,用于保护AC-DC转换器免受雷击或电网中的开关浪涌引起的高能量瞬变的影响。电涌放电器将瞬态能量转移到地面,防止其到达转换器和其他敏感设备。这些器件通常并联到转换器输入,以为瞬态电流提供低阻抗路径。

       输入滤波器:输入滤波器通常用于衰减可能导致过压情况的高频噪声和电压尖峰。这些滤波器由放置在转换器输入端的无源元件(例如电感器和电容器)组成。它们有助于平滑电压波动并抑制高频干扰,确保转换器的输入电压干净稳定。通过降低电压尖峰的幅度,输入滤波器有助于过压保护。

断路器和熔断器:断路器和熔断器是重要的保护装置,有助于防止故障或短路引起的过压情况。断路器的设计目的是在检测到故障时自动中断电路,而保险丝是牺牲元件,在电流过大的情况下会熔化并断开电路。通过中断电路,这些器件可以保护转换器和系统免受故障导致的过压事件的影响。

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