La protecció contra baixa tensió (UVP) d'una font d'alimentació commutada és una característica de seguretat crucial. Les seves principals funcions es poden resumir de la següent manera:
A, Protegiu la pròpia font d'alimentació i els seus components:
Prevenció de danys per sobreintensitat als dispositius d'alimentació: quan la tensió d'entrada és massa baixa, per tal de mantenir una tensió de sortida estable, la font d'alimentació de commutació (especialment el controlador PWM) intentarà compensar augmentant el -temps (cicle de treball) o la freqüència del tub de commutació. Això farà que el corrent que flueix pel tub de l'interruptor (MOSFET/IGBT), el díode rectificador, l'inductor, el transformador i altres dispositius de potència augmenti significativament. El corrent elevat-a llarg termini farà que aquests components es sobreescalfin i, finalment, es cremin.
Prevenció de la saturació del nucli: en topologies com el flyback i forward, el canvi de flux (ΔB) del transformador o inductor és proporcional a la tensió d'entrada i al{0}}temps. Quan la tensió d'entrada és massa baixa, el controlador allargarà el temps d'encesa-per mantenir la sortida. Els temps d'encesa-excessivament llargs poden provocar que el nucli del transformador o de l'inductor entri a saturació. Un cop saturada, la inductància cau bruscament, fent que el corrent augmenti de manera incontrolada (limitada només per la resistència de la línia), donant lloc a un gran pic de corrent instantani que pot danyar fàcilment l'interruptor.
Mantenir l'estabilitat del bucle de control: una tensió d'entrada extremadament baixa pot provocar que el bucle de control de la font d'alimentació (com ara el comparador PWM) funcioni malament o entri en un estat inesperat, provocant una sortida anormal o danys als components.
B, protegeix la font d'entrada:
Prevenció de la descàrrega profunda de la bateria: quan una font d'alimentació commutada s'alimenta amb una bateria (com ara una bateria de plom-àcid o una bateria de liti), la protecció de baixa tensió desconnecta ràpidament la càrrega per evitar que la tensió de la bateria baixi massa. La descàrrega profunda de la bateria pot afectar greument el rendiment (reduint la capacitat i escurçant la vida útil) i fins i tot causar danys irreversibles (sobretot per a les bateries de liti, que poden suposar riscos per a la seguretat).
Reducció de la càrrega de les xarxes elèctriques febles: en escenaris en què la tensió de la xarxa és inestable o la font d'alimentació és feble en zones remotes, si la font d'alimentació continua funcionant a una tensió massa baixa, extreu més corrent de la xarxa ja feble, la qual cosa pot reduir encara més la tensió de la xarxa, formant un cercle viciós, afectant altres equips i fins i tot provocant l'activació de dispositius de protecció de la xarxa. La protecció de baixa tensió desconnecta la càrrega a temps, ajudant a mantenir l'estabilitat de la xarxa.
C, protegir els dispositius de càrrega posteriors:
Prevenció del funcionament anormal o danys: tot i que la protecció de baixa tensió protegeix principalment la pròpia font d'alimentació, també protegeix indirectament els dispositius aigües avall. Quan la tensió d'entrada és massa baixa, és possible que la font d'alimentació no pugui emetre de manera estable la tensió i la potència requerides, provocant caigudes de tensió de sortida, augment de la ondulació o fluctuacions anormals. Aquesta font d'alimentació inestable pot provocar que els dispositius electrònics posteriors (com ara microprocessadors, controladors de motor i pantalles) funcionin malament, perdin dades, es reiniciïn o fins i tot es facin malbé. Tancar ràpidament la sortida d'energia pot evitar que els dispositius de càrrega funcionin en condicions d'energia adverses.
D, Prevenció del singlot:
Sense protecció contra baixa tensió, quan la tensió d'entrada és molt baixa, la font d'alimentació pot intentar començar repetidament (perquè la tensió és prou alta com per iniciar el circuit). Tanmateix, un cop comença a funcionar sota càrrega, la tensió d'entrada es redueix encara més, fent que la font d'alimentació es protegeixi o s'apaga. Després de l'apagada, la tensió d'entrada augmenta de nou i la font d'alimentació intenta començar de nou, repetint aquest cicle, creant un fenomen de "singlot". Aquest cicle d'inici-aturada freqüent no només pot danyar els components de la font d'alimentació, sinó que també pot provocar que les càrregues aigües avall s'encenguin i apaguin repetidament, la qual cosa és molt perjudicial. La protecció de baixa tensió evita aquesta oscil·lació mitjançant l'establiment d'un llindar d'aturada clar (generalment amb una certa histèresi).
En resum, el paper bàsic de la protecció de subtensió de la font d'alimentació de commutació és com un "guardian de seguretat":
Internament (propi font d'alimentació):Evita el corrent elevat, el sobreescalfament i la saturació magnètica causada per la baixa tensió d'entrada, protegint així els dispositius clau d'alimentació (interruptors, díodes, components magnètics) de danys.
Extern (font d'entrada):Eviteu que la bateria de la font d'alimentació es descarregui i es faci malbé, i eviteu arrossegar la xarxa elèctrica feble.
Per a l'etapa següent (càrrega):Eviteu que l'equip de càrrega funcioni en condicions d'alimentació inestables o insuficients per reduir el risc de fallada.
Per a tot el sistema:Proporcioneu un punt d'aturada clar i estable per evitar que el sistema oscil·li (singlot) per sota de la tensió crítica i garanteixi un comportament controlable en condicions de fallada.
Per tant, la protecció contra baixa tensió és un mecanisme de seguretat essencial en el disseny de la font d'alimentació de commutació, crucial per millorar la fiabilitat, la durabilitat i l'estabilitat general de la font d'alimentació. El seu llindar (la tensió a la qual s'activa la protecció) i la tensió d'histèresi (la tensió a la qual es restableix el funcionament) requereixen un disseny acurat en funció de l'aplicació específica (tipus de font d'entrada i característiques de càrrega).
