Cara Efektif Mencegah Tegangan Input Power Supply Mode Sakelar atau Switch

Tegangan input lebih disebabkan oleh fluktuasi besar dalam beban jaringan. Misalnya, voltase biasanya rendah selama waktu konsumsi daya puncak dan tinggi saat peralatan dimatikan.

Kisaran aktual fluktuasi amplitudo tegangan jaringan listrik sangat tergantung pada kapasitas jaringan listrik, kualitas peralatan transmisi dan distribusi, konsumsi daya dan faktor lainnya. Di daerah perkotaan dan industri yang bertenaga, kisaran variasi biasanya sekitar ±15%, dengan maksimum tidak melebihi 264VAC. Jika nilai maksimum melebihi 264VAC, catu daya dapat rusak, peralatan dapat terbalik, atau kebakaran dapat terjadi, yang membahayakan keselamatan dan properti.

Namun, di negara dan wilayah dengan catu daya yang buruk, atau di mana peralatan memiliki perubahan beban jaringan listrik yang besar (misalnya daerah pegunungan, terowongan jalan raya, stasiun pengisian daya, Power Supply generator, dll. kisaran fluktuasi jauh lebih besar. Fluktuasi berkisar hingga 20% hingga 30%, dengan maksimum 274VAC hingga 299VAC dalam beberapa kasus.

Analisis Stres Tegangan Komponen Power Supply Dalam Kondisi Tegangan Input

Mari kita ambil Power Supply mode switch flyback pada Gambar 2 sebagai contoh untuk menganalisis cara memilih komponen yang sesuai berdasarkan tegangan tegangan saat tegangan input mendekati 305VAC.

Pemilihan tegangan nominal sekering F1

Tegangan nominal sekering harus lebih besar atau sama dengan tegangan maksimum sirkuit pemutus. Karena resistansi sekering sangat rendah, tegangan nominal hanya penting jika Anda ingin memblokir aliran arus. Jika elemen sekering meleleh, sekering harus dapat dengan cepat memutuskan, memadamkan busur, dan memutus tegangan rangkaian terbuka sehingga busur tidak berulang melalui elemen sekering yang tertiup.

Spesifikasi umum untuk sekering adalah 125V, 250V, 300V, dan 400V. Sekering 300V harus dipilih untuk merespons fluktuasi besar pada tegangan input.

Pemilihan voltase pengenal varistor RV1

Dalam aplikasi praktis, varistor RV1 biasanya dihubungkan secara paralel dengan rangkaian. Ketika sirkuit beroperasi secara normal, sirkuit berada dalam kondisi resistansi tinggi dan tidak mempengaruhi operasi normal sirkuit. Ketika tegangan berlebih sesaat yang abnormal terjadi di sirkuit dan mencapai tegangan nyala (tegangan varistor), varistor dengan cepat berubah dari keadaan resistansi tinggi ke keadaan resistansi rendah untuk mencegah kerusakan sirkuit berikutnya karena tegangan berlebih sesaat yang abnormal, dan tegangan lebih sesaat yang disebabkan oleh tegangan lebih sesaat yang tidak normal Melepaskan arus berlebih dan menjepit tegangan lebih sesaat yang tidak normal dalam tingkat yang aman.

Nilai tegangan varistor harus lebih besar dari puncak tegangan rangkaian sebenarnya. Artinya, tegangan power supply yang terus menerus diterapkan pada kedua ujung varistor harus kurang dari ‘nilai tegangan operasi kontinu maksimum (AC dan DC)’ yang ditentukan dalam spesifikasi varistor. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, 300VAC (385VDC) tidak cukup untuk menjalankan 305VAC jangka panjang. Untuk menghindari kerusakan varistor, varistor 10D561 harus dipilih untuk fluktuasi tegangan input yang besar.

Pilih tegangan nominal kapasitor X CX1

Tegangan nominal kapasitor pengaman X2 biasanya 275V, 305V atau 310V. Negara yang berbeda dan peraturan keselamatan memiliki persyaratan voltase nominal yang berbeda, sehingga pelabelan X2 tidak selalu akurat. Misalnya, tegangan nominal yang diperlukan untuk sertifikasi CQC di Cina adalah 310VAC, tetapi di negara lain adalah 275V, 305VAC, dan 310VAC. Untuk fluktuasi tegangan masukan yang besar, kapasitor 310V X adalah pilihan yang baik.

Pemilihan tegangan nominal penyearah jembatan BD1

Untuk VIN = 264VAC, tegangan maksimum pada dioda penyearah jembatan adalah Vmax1 = 264 × √2 = 373V.

Untuk VIN = 305VAC, tegangan maksimum pada dioda penyearah jembatan adalah Vmax2 = 305 × √2 = 431V.

Pengalihan power supply tunduk pada pengujian lonjakan petir, jadi jembatan penyearah dengan voltase pengenal lebih besar dari 600V biasanya dipilih. Untuk lingkungan gelombang yang lebih keras, jembatan penyearah 1000V dapat dipilih.

Pemilihan tegangan nominal kapasitor elektrolitik C1

Untuk VIN = 264VAC, tegangan maksimum pada kapasitor elektrolitik adalah Vcmax1 = 264 × √2 = 373V.

Untuk VIN = 305VAC, tegangan maksimum pada kapasitor elektrolitik adalah Vcmax2 = 305 × √2 = 431V.

Jika tegangan input sangat berfluktuasi, kapasitor elektrolitik 450V harus dipilih.

Pemilihan tegangan nominal transistor MOS Q1

Tegangan tegangan (Vmos) dari transistor MOS adalah:

VIN mewakili tegangan input ketika tegangan input maksimum adalah 431V.

VOR adalah tegangan yang dipantulkan (biasanya 60V hingga 120V) dan berkorelasi positif dengan rasio belitan antara belitan primer dan sekunder. Dengan desain yang optimal, dapat diasumsikan kurang dari 80V.

VPK adalah tegangan puncak yang dihasilkan oleh induktansi, biasanya sekitar 100V, dan dapat serendah 80V atau lebih rendah dengan mengoptimalkan induktansi kebocoran dan parameter penyerapan.

Oleh karena itu, tegangan operasi transistor MOS Q1 adalah 431 + 120 + 100 = 651V, dan tegangan operasi Q1 setelah optimasi adalah 431 + 80 + 80 = 591V. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan lonjakan input 305VAC, setidaknya transistor MOS 700V harus dipilih untuk memastikan operasi transistor MOS yang stabil, tetapi transistor MOS 650V juga dapat dipilih setelah mengoptimalkan rasio belitan dan induktansi kebocoran trafo.

Pemilihan tegangan nominal dioda D1

Rumus untuk menghitung tegangan tegangan dioda adalah:

VD-PK mewakili tegangan puncak yang dihasilkan oleh induktansi kebocoran sekunder. Ini sangat dipengaruhi oleh tegangan keluaran dan parameter penyerapan lainnya, sehingga biasanya dihitung sebagai:

Dengan asumsi tegangan keluaran 12 V (VO = 12 V), induktansi kebocoran puncak dioda adalah 30 V (VD-PK = 30 V), dan puncak kebocoran induktansi transistor MOS dari transistor MOS adalah 80 V (VPK = 80 V) dihitung bersama

Terlihat bahwa power supply mode sakelar konvensional hanya mempertimbangkan tegangan input 373V (VIN = 373V), dan nilai transistor dan dioda MOS relatif kecil dan tidak dapat diterapkan pada tegangan input 431V. Ada risiko kerusakan jika tegangan input melebihi 373V.

Singkatnya, dengan mengambil tegangan output 12V sebagai contoh, setidaknya dioda 150V harus dipilih untuk memastikan pengoperasian dioda yang andal di bawah lonjakan 305VAC atau kondisi input. Namun, dioda 100V juga dapat dipilih dengan mengoptimalkan rasio belitan dan induktansi kebocoran transformator.

Kesimpulan

Tegangan lebih, input dapat merusak power supply dan menyebabkan cedera pribadi. Bagaimana mencegah input tegangan lebih? Analisis tegangan pada komponen power supply menentukan panduan pemilihan produk untuk komponen utama dalam catu daya mode sakelar. Direkomendasikan juga untuk menambah jarak listrik internal dan jarak rambat catu daya untuk mengoptimalkan tegangan tegangan.

Dengan membandingkan voltase pengenal, jarak listrik, dan jarak rambat komponen antara catu daya arus utama dan power supply Mornsun ‘305 RAC’` fungsi catu daya AC/DC 305 RAC secara efektif melindungi dari tegangan lebih input. Itu juga dapat digunakan di lingkungan khusus yang keras dengan persyaratan operasi lingkungan yang menuntut seperti suhu, kelembaban, ketinggian dan gangguan EMC.