Anahtarlamalı bir güç kaynağının düşük gerilim koruması (UVP), çok önemli bir güvenlik özelliğidir. Başlıca işlevlerini şu şekilde özetleyebiliriz:
A,Güç kaynağının kendisini ve bileşenlerini koruyun:
Güç cihazlarında aşırı akım hasarını önleme: Giriş voltajı çok düşük olduğunda, sabit bir çıkış voltajını korumak için anahtarlamalı güç kaynağı (özellikle PWM denetleyicisi), anahtar tüpünün açık kalma süresini (görev döngüsü) veya frekansını artırarak bunu telafi etmeye çalışacaktır. Bu, anahtar tüpünden (MOSFET/IGBT), doğrultucu diyottan, indüktörden, transformatörden ve diğer güç cihazlarından akan akımın önemli ölçüde artmasına neden olacaktır. Uzun-dönem yüksek akım, bu bileşenlerin aşırı ısınmasına ve sonunda yanmasına neden olur.
Çekirdek Doygunluğunun Önlenmesi: Geri dönüş ve ileri gibi topolojilerde, transformatörün veya indüktörün akı değişimi (ΔB), giriş voltajı ve açık-zamanıyla orantılıdır. Giriş voltajı çok düşük olduğunda, denetleyici çıkışı korumak için açık-süreyi uzatacaktır. Aşırı uzun açık kalma-süreleri, transformatörün veya indüktörün çekirdeğinin doyuma girmesine neden olabilir. Doyduktan sonra endüktans keskin bir şekilde düşer ve akımın kontrolsüz bir şekilde artmasına neden olur (yalnızca hat direnciyle sınırlıdır), bu da anahtara kolayca zarar verebilecek büyük bir anlık akım yükselmesine neden olur.
Kontrol döngüsü stabilitesinin korunması: Son derece düşük giriş voltajı, güç kaynağının kontrol döngüsünün (PWM karşılaştırıcısı gibi) arızalanmasına veya beklenmedik bir duruma girmesine neden olarak anormal çıkışa veya bileşen hasarına neden olabilir.
B,Giriş kaynağını koruyun:
Akünün derin deşarjını önleme: Anahtarlamalı bir güç kaynağına bir akü (kurşun{0}}asit akü veya lityum akü gibi) güç sağladığında, düşük voltaj koruması, akü voltajının çok düşmesini önlemek için yükün bağlantısını derhal keser. Derin pil deşarjı, performansı ciddi şekilde azaltabilir (kapasiteyi azaltır ve kullanım ömrünü kısaltır) ve hatta geri dönüşü olmayan hasara neden olabilir (özellikle lityum piller için potansiyel olarak güvenlik riskleri oluşturur).
Zayıf elektrik şebekeleri üzerindeki yükün azaltılması: Şebeke voltajının kararsız olduğu veya uzak bölgelerdeki güç kaynağının zayıf olduğu senaryolarda, güç kaynağı çok düşük voltajda çalışmaya devam ederse, zaten zayıf olan şebekeden daha fazla akım çekecektir, bu da şebeke voltajını daha da düşürebilir, bir kısır döngü oluşturabilir, diğer ekipmanları etkileyebilir ve hatta şebeke koruma cihazlarının çalışmasına (açma gibi) neden olabilir. Düşük gerilim koruması yükün bağlantısını zamanında keserek şebeke stabilitesinin korunmasına yardımcı olur.
C, Sonraki yük cihazlarını koruyun:
Anormal çalışmayı veya hasarı önleme: Düşük voltaj koruması öncelikle güç kaynağının kendisini korurken aynı zamanda dolaylı olarak aşağı yöndeki cihazları da korur. Giriş voltajı çok düşük olduğunda, güç kaynağı gerekli voltajı ve gücü istikrarlı bir şekilde sağlayamayabilir, bu da çıkış voltajının düşmesine, dalgalanmanın artmasına veya anormal dalgalanmalara neden olabilir. Bu dengesiz güç kaynağı, aşağı yöndeki elektronik cihazların (mikroişlemciler, motor sürücüleri ve ekranlar gibi) arızalanmasına, veri kaybına, sıfırlanmasına ve hatta hasar görmesine neden olabilir. Güç çıkışının derhal kapatılması, yük cihazlarının olumsuz güç koşulları altında çalışmasını önleyebilir.
D, Hıçkırıkların önlenmesi:
Düşük voltaj koruması olmadan, giriş voltajı kritik derecede düşük olduğunda, güç kaynağı tekrar tekrar başlama girişiminde bulunabilir (çünkü voltaj devreyi başlatacak kadar yüksek değildir). Ancak yük altında çalışmaya başladığında giriş voltajı daha da düşerek güç kaynağının kendini korumasına veya kapanmasına neden olur. Kapandıktan sonra, giriş voltajı tekrar yükselir ve güç kaynağı yeniden başlamayı deneyerek bu döngüyü tekrarlayarak bir "hıçkırık" olgusu yaratır. Bu sık başlatma-durdurma döngüsü yalnızca güç kaynağı bileşenlerine zarar vermekle kalmaz, aynı zamanda aşağı yöndeki yüklerin tekrar tekrar açılıp kapanmasına da neden olur ki bu da çok zararlıdır. Düşük gerilim koruması, net bir kapatma eşiği (genellikle belirli bir histerezis ile) ayarlayarak bu salınımı önler.
Özetle, anahtarlamalı güç kaynağı düşük gerilim korumasının temel rolü bir "güvenlik bekçisi" gibidir:
Dahili olarak (güç kaynağının kendisi):Düşük giriş voltajının neden olduğu yüksek akımı, aşırı ısınmayı ve manyetik doygunluğu önler, böylece önemli güç cihazlarını (anahtarlar, diyotlar, manyetik bileşenler) hasardan korur.
Harici (giriş kaynağı):Güç kaynağı pilinin derin deşarj olmasını ve hasar görmesini önleyin ve zayıf güç şebekesinin aşağıya sürüklenmesinden kaçının.
Sonraki aşama için (yükleme):Arıza riskini azaltmak için yük ekipmanının dengesiz veya yetersiz güç kaynağı koşulları altında çalışmasını önleyin.
Tüm sistem için:Sistemin kritik voltajın altında salınım yapmasını (hıçkırmasını) önlemek ve arıza koşullarında kontrol edilebilir davranış sağlamak için açık ve kararlı bir kapatma noktası sağlayın.
Bu nedenle düşük gerilim koruması, güç kaynağı güvenilirliğini, dayanıklılığını ve genel sistem kararlılığını geliştirmek için hayati önem taşıyan, anahtarlamalı güç kaynağı tasarımında önemli bir güvenlik mekanizmasıdır. Eşiği (korumanın tetiklendiği voltaj) ve histerezis voltajı (çalışmanın yeniden sağlandığı voltaj), özel uygulamaya (giriş kaynağı tipi ve yük özellikleri) dayalı olarak dikkatli bir tasarım gerektirir.
