Особенности защиты от КЗ в блоках питания MEAN WELL

Одним из важных требований, которые предъявляются к источникам питания, является обеспечение безопасности их использования при возникновении нештатных ситуаций и предотвращения выхода из строя самого блока питания и/или подключенной нему нагрузки. Защита от короткого замыкания на нагрузке (Short Circuit Protection) предназначена для защиты блока питания и нагрузки от выхода из строя при возникновении короткого замыкания на выходных проводах от блока питания, либо в самой нагрузке. Защита от короткого замыкания есть практически во всех источниках питания MEAN WELL любых типов преобразования (AC-DC, DC-DC), но компания MEAN WELL обычно не раскрывает особенности ее функционирования в Спецификации, хотя это может быть важным при выборе источника питания.

Защиты в блоках питания серии HRP-100

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) является предельным случаем перегрузки по току (Overload Protection, OLP или Over Current Protection, OCP), когда сопротивление на нагрузке падает до минимального уровня (уровня сопротивления проводов от выходного разъема источника питания до места возникновения КЗ) и, соответственно, выходной ток значительно превышает максимально допустимый уровень. Так как способ защиты от перегрузки, как правило, производитель описывает в Спецификации, то защита от КЗ реализуется практически тем же способом:

1. Наиболее часто встречающийся способ – это 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, что позволяет восстановить работу системы без вмешательства оператора (если режим КЗ имеет обратимый характер). Режим Hiccup является наиболее просто реализуемым, поэтому его используют чаще, к тому же он является и наиболее щадящим для компонентов (силовые полупроводники, трансформатор), так как учитывает предельные режимы их работы. Этот режим встречается в блоках питания малой и средней мощности серий LRS, RS, RSP-200, RSP-320, HRP и других.

Защита от короткого замыкания в серии HRP-100

2. Второй способ защиты от перегрузки – это режим ограничения выходного тока (Constant Current Limiting) на максимальном допустимом уровне (как вариация – с последующим отключением через заданный промежуток времени). Этот режим менее предпочтительный для некоторых применений, так как происходит полное выключение источника питания, и к нему требуется физический доступ для повторного включения. Такой тип защиты реализован в мощных блоках питания серий RSP-1000, RSP-1500, RSP-2000 и других.

Защита от короткого замыкания в серии RSP-1500

Продолжительность работы источника питания при возникновении КЗ

Режим защиты от короткого замыкания на нагрузке, является более предпочтительным (как это не странно) для источника питания, чем работа на максимальной мощности (на грани или в режиме защиты от перегрузки), при которой блок питания выдает максимальный ток. Многие компоненты в этом случае непрерывно работают на границе допустимого стресса, что сокращает их срок службы. Поэтому для импульсных источников питания при проектировании системы питания принято закладывать запас по мощности порядка 10-20% от номинального уровня источника питания – тогда режим работы компонентов наиболее щадящий и сбалансированный.

При возникновении короткого замыкания на нагрузке или на проводах подключения путь протекания тока КЗ можно представить:

Путь протекания тока короткого замыкания на нагрузке

Фактически через нагрузку (или цепь, расположенную за местом возникновения КЗ) тока протекать не будет совсем, а сам ток КЗ (от блока питания и обратно) будет протекать только через участок непосредственно КЗ. Поэтому нагрузка в режиме КЗ может находиться продолжительно долго, так как фактически она отключена.

Ток КЗ в источнике питания также просчитан заранее и будет ограничен по времени длительности импульсов в режиме Hiccup. Поэтому, в этом режиме (именно Hiccup) блок питания может находиться также сколько угодно долго – так как за пределы допустимой мощности он не выходит, все остальные защиты, в том числе защита от перегрева (если она есть) продолжают действовать.

Рекомендации по улучшению защиты системы питания

Функций контроля – какая именно защита блока питания сработала в какой-либо момент времени в блоках питания MEAN WELL, как правило, нет. Поэтому для ответственных применений следует применять дополнительные средства контроля и мониторинга – например, контроль тока нагрузки, напряжения на ней, отдельные функциональные состояния самой нагрузки и т.д.

Второй момент – встроенные средства защиты источников питания предназначены для защиты оператора/пользователя и защиты самого блока питания от нештатных ситуаций, но эти защиты являются минимально возможными и необходимыми. Поэтому опять же для ответственных применений всегда следует использовать дополнительные специальные средства защиты (как по входу источника питания, так и по его выходу) – например, реле контроля напряжения, УЗИП, автоматические выключатели переменного/постоянного тока и т.д. В этом случае намного выше вероятность того, что при возникновении нештатной ситуации будет отключен только связанный с этой ситуацией участок схемы, и не произойдет выхода из строя всего оборудования в цепи нахождения вышедшего из строя компонента.

По вопросам, связанным с выбором и использованием продукции компании MEAN WELL, следует обращаться по адресу электронной почты Meanwell@chipdip.ru.