Alalisvoolulülitusega reguleeritud toiteallika kaitsetehnoloogia
Voolulülitusregulaatoris kasutatavad suure võimsusega lülitusseadmed on kallimad ja juhtimisahel keerulisem. Lisaks on lülitusregulaatori koormus üldjuhul elektrooniline süsteem, mis on paigaldatud suure hulga väga integreeritud seadmetega. Transistoride ja integreeritud seadmete vastupidavus elektri- ja soojuslöökidele on halb.
Seetõttu tuleks lülitusregulaatori kaitsmisel arvestada regulaatori enda ja koormuse ohutusega. Kaitseahelaid on mitut tüüpi, siin on polaarsuse kaitse, programmikaitse, ülevoolukaitse, ülepingekaitse, alapingekaitse ja ülekuumenemiskaitse ning muud ahelad. Tavaliselt valitakse mitu kaitsemeetodit, mida kombineerida tervikliku kaitsesüsteemi moodustamiseks.
Lülitustoiteallika kaitseahel
Alalisvoolu lülitusregulaatori sisend on üldiselt reguleerimata alalisvoolu toiteallikas. Vale töö või juhusliku ühendamise tõttu rikutakse lüliti polaarsust, mis kahjustab lülitustoiteallikat.
Polaarsuskaitse eesmärk on panna lülitusregulaator töötama ainult siis, kui see on ühendatud õige polaarsusega reguleerimata alalisvooluallikaga. Toiteallika polaarsuse kaitset saab saavutada ühesuunaliste juhtivusseadmete abil. Lihtsaim polaarsuse kaitse ahel on näidatud joonisel. Kuna diood D peab läbima lülitusregulaatori kogu sisendvoolu, sobib see ahel rohkem väikese võimsusega lülitusregulaatorite jaoks. Suure võimsuse korral kasutatakse programmikaitses lülina polaarsuskaitse ahelat, mis võib säästa polaarsuskaitseks vajalikku suure võimsusega dioodi ning väheneb ka voolutarve.
Programmi kaitse
Lülitusega reguleeritava toiteallika vooluahel on keerulisem ja selle saab põhimõtteliselt jagada väikese võimsusega juhtosaks ja suure võimsusega lülitusosaks. Lülitustransistorid on suure võimsusega. Transistoride lülitamise ohutuse kaitsmiseks toiteallika sisse- või väljalülitamisel peavad esmalt töötama väikese võimsusega juhtimisahelad, nagu modulaatorid ja võimendid. Selleks on vaja tagada õige alglaadimisprotseduur.
Lülitusregulaatori sisendots on üldiselt ühendatud väikese induktiivsuse ja suure mahtuvusega sisendfiltriga. Sisselülitamise hetkel voolab läbi filtrikondensaatori suur liigvool, mis võib olla mitu korda suurem kui tavaline sisendvool. Nii suur liigvool võib sulatada tavaliste toitelülitite või releede kontaktid ja puhuda läbi sisendkaitsme. Lisaks võib sisselülitusvool kahjustada kondensaatoreid, lühendades nende eluiga ja põhjustades enneaegset riket. Sel põhjusel tuleks käivitamisel ühendada voolu piirav takisti ja kondensaatorit laadida selle voolu piirava takisti kaudu. Selleks, et voolu piirav takisti ei tarbiks liiga palju energiat ja ei mõjutaks lülitusregulaatori normaalset tööd, kasutatakse releed selle automaatseks lühistamiseks pärast käivitamise siirdeprotsessi, nii et alalisvoolu toiteallikas toidab otse lülitusregulaator, nagu pildil näha. Seda ahelat nimetatakse lülitusregulaatori "pehme käivituse" ahelaks.
3. Ülevoolukaitse
Ootamatute olukordade korral, nagu koormuse lühis, ülekoormus või juhtahela rike, on pinge stabilisaatoris lülitustransistori kaudu voolav vool liiga suur, mis suurendab toru energiatarbimist ja põhjustab kuumust. Kui liigvoolukaitseseadet pole, võib suure võimsusega lülitustransistor olla kahjustatud. Seetõttu kasutatakse regulaatorite lülitamisel tavaliselt liigvoolukaitset. Kõige ökonoomsem ja lihtsam viis on kasutada kaitsmeid. Transistori väikese soojusmahtuvuse tõttu ei saa tavalised sulavkaitsmed üldjuhul kaitstavat rolli ning tavaliselt kasutatakse kiirelt läbipõlevaid kaitsmeid. Selle meetodi eeliseks on lihtne kaitse, kuid kaitsme spetsifikatsioon tuleb valida vastavalt konkreetse lülititransistori ohutu tööpiirkonna nõuetele. Selle liigvoolukaitsemeetme puuduseks on sagedase kaitsmevahetuse ebamugavus.
Voolu piiravat kaitset ja voolukatkestuskaitset, mida tavaliselt kasutatakse lineaarsetes regulaatorites, saab rakendada lülitusregulaatorites. Kuid vastavalt lülitusregulaatori omadustele ei saa selle kaitseahela väljund otseselt juhtida lülitustransistori, vaid liigvoolukaitse väljund tuleb teisendada impulsskäsuks, et juhtida modulaatorit lülitustransistori kaitsmiseks. Liigvoolukaitse realiseerimiseks on üldjuhul vaja ahelas kasutada jadamisi diskreetilist takistit, mis mõjutab toiteallika efektiivsust, seega kasutatakse seda enamasti väikese võimsusega lülitusregulaatorites. Suure võimsusega lülitusreguleeritud toiteallikas tuleks voolutarbimist arvestades võimalikult palju vältida diskreetimistakisti ligipääsu. Seetõttu muudetakse ülevoolukaitse tavaliselt üle- ja alapingekaitseks.
4. Ülepingekaitse
Lülitusregulaatorite liigpingekaitse sisaldab sisendi ülepingekaitset ja väljundi ülepingekaitset. Kui lülitusregulaatori kasutatava reguleerimata alalisvoolu toiteallika (nt aku ja alaldi) pinge on liiga kõrge, ei saa lülitusregulaator normaalselt töötada ja isegi siseseadmeid kahjustada. Seetõttu on vaja kasutada sisendliigpinge kaitseahelat.
5. Alapinge kaitse
Kui väljundpinge on määratud väärtusest madalam, peegeldab see häireid sisend-alalisvoolu toiteallikas, lülitusregulaatori sees või väljundkoormuses. Kui alalisvoolu sisendpinge langeb alla etteantud väärtuse, langeb lülitusregulaatori väljundpinge ja suureneb sisendvool, mis seab ohtu nii lülitustransistori kui ka sisendtoiteallika. Seetõttu on vaja seada alapingekaitse
6. Ülekuumenemise kaitse
Lülitusregulaatorite kõrge integreeritus, kerge kaal ja väike maht suurendavad oluliselt võimsustihedust mahuühiku kohta ning vastavalt suurenevad ka toiteseadmes olevate komponentide nõuded nende töökeskkonna temperatuurile. Vastasel juhul halveneb ahela jõudlus ja komponendid hakkavad enneaegselt rikki minema. Seetõttu tuleks suure võimsusega lülitusregulaatorites seadistada ülekuumenemiskaitse.
