Zaštita od preniskog napona (UVP) sklopnog napajanja ključna je sigurnosna značajka. Njegove glavne funkcije mogu se sažeti na sljedeći način:
A, Zaštitite samo napajanje i njegove komponente:
Sprječavanje prekostrujnog oštećenja uređaja za napajanje: kada je ulazni napon prenizak, kako bi se održao stabilan izlazni napon, prekidački izvor napajanja (posebice PWM kontroler) pokušat će to kompenzirati povećanjem-vremena uključivanja (radni ciklus) ili frekvencije prekidačke cijevi. To će uzrokovati značajno povećanje struje koja teče kroz sklopnu cijev (MOSFET/IGBT), ispravljačku diodu, induktor, transformator i druge energetske uređaje. Dugotrajna-jaka struja uzrokovat će pregrijavanje ovih komponenti i na kraju njihovo izgaranje.
Sprječavanje zasićenja jezgre: u topologijama kao što su flyback i forward, promjena fluksa (ΔB) transformatora ili induktora proporcionalna je ulaznom naponu i vremenu uključivanja-. Kada je ulazni napon prenizak, regulator će produljiti vrijeme uključivanja-da bi održao izlaz. Pretjerano duga-vremena uključenja mogu uzrokovati zasićenje transformatora ili jezgre induktora. Nakon zasićenja, induktivnost naglo pada, uzrokujući nekontrolirano povećanje struje (ograničeno samo otporom linije), što rezultira ogromnim trenutnim skokom struje koji može lako oštetiti prekidač.
Održavanje stabilnosti kontrolne petlje: Ekstremno nizak ulazni napon može uzrokovati neispravnost kontrolne petlje napajanja (kao što je PWM komparator) ili ulazak u neočekivano stanje, što rezultira abnormalnim izlazom ili oštećenjem komponente.
B, Zaštitite ulazni izvor:
Sprječavanje dubokog pražnjenja baterije: kada se prekidački izvor napajanja napaja iz baterije (kao što je olovna-kisela baterija ili litijska baterija), zaštita od preniskog napona odmah isključuje opterećenje kako bi spriječila da napon baterije padne prenisko. Duboko pražnjenje baterije može ozbiljno narušiti izvedbu (smanjenje kapaciteta i skraćivanje životnog vijeka) i čak uzrokovati nepopravljivu štetu (osobito za litijeve baterije, što potencijalno predstavlja sigurnosni rizik).
Smanjenje opterećenja slabih električnih mreža: U scenarijima u kojima je mrežni napon nestabilan ili je napajanje slabo u udaljenim područjima, ako napajanje nastavi raditi na preniskom naponu, izvući će više struje iz ionako slabe mreže, što može dodatno sniziti mrežni napon, stvarajući začarani krug, utječući na drugu opremu, pa čak i uzrokujući rad zaštitnih uređaja mreže (kao što je okidanje). Zaštita od preniskog napona isključuje opterećenje na vrijeme, pomažući u održavanju stabilnosti mreže.
C, Zaštitite uređaje za naknadno opterećenje:
Sprječavanje nenormalnog rada ili oštećenja: dok zaštita od preniskog napona primarno štiti samo napajanje, ona također neizravno štiti nizvodne uređaje. Kada je ulazni napon prenizak, napajanje možda neće moći stabilno isporučiti potrebni napon i snagu, što će rezultirati padovima izlaznog napona, povećanim valovima ili abnormalnim fluktuacijama. Ovo nestabilno napajanje može uzrokovati neispravan rad daljnjih elektroničkih uređaja (kao što su mikroprocesori, pogonski programi motora i zasloni), gubitak podataka, resetiranje ili čak oštećenje. Brzo isključivanje izlazne struje može spriječiti rad uređaja za opterećenje u nepovoljnim uvjetima napajanja.
D, Sprječavanje štucanja:
Bez podnaponske zaštite, kada je ulazni napon kritično nizak, napajanje se može opetovano pokušati pokrenuti (jer je napon jedva dovoljno visok da pokrene strujni krug). Međutim, nakon što počne raditi pod opterećenjem, ulazni napon pada još niže, uzrokujući da se napajanje zaštiti ili isključi. Nakon isključivanja, ulazni napon ponovno raste, a napajanje se pokušava ponovno pokrenuti, ponavljajući ovaj ciklus, stvarajući fenomen "štucanja". Ovaj česti ciklus pokretanja-zaustavljanja ne samo da može oštetiti komponente napajanja, već može uzrokovati opetovano uključivanje i isključivanje nizvodnog opterećenja, što je vrlo štetno. Podnaponska zaštita sprječava ovu oscilaciju postavljanjem jasnog praga isključivanja (obično s određenom histerezom).
Ukratko, ključna uloga preklopne zaštite od preniskog napona je poput "čuvara sigurnosti":
Interno (sam izvor napajanja):Sprječava jaku struju, pregrijavanje i magnetsko zasićenje uzrokovano niskim ulaznim naponom, čime štiti ključne uređaje za napajanje (prekidače, diode, magnetske komponente) od oštećenja.
Vanjski (ulazni izvor):Spriječite duboko pražnjenje i oštećenje baterije napajanja i izbjegavajte povlačenje slabe električne mreže.
Za sljedeću fazu (učitavanje):Spriječite rad opreme za opterećenje u uvjetima nestabilnog ili nedovoljnog napajanja kako biste smanjili rizik od kvara.
Za cijeli sustav:Omogućite jasnu i stabilnu točku isključivanja kako biste spriječili osciliranje (štucanje) sustava ispod kritičnog napona i osigurali kontrolirano ponašanje u uvjetima kvara.
Stoga je podnaponska zaštita bitan sigurnosni mehanizam u dizajnu prekidačkog napajanja, ključna za poboljšanje pouzdanosti napajanja, trajnosti i ukupne stabilnosti sustava. Njegov prag (napon na kojem se aktivira zaštita) i napon histereze (napon na kojem se ponovno uspostavlja rad) zahtijevaju pažljivo projektiranje na temelju specifične primjene (vrsta ulaznog izvora i karakteristike opterećenja).
