Бп защита от перегрузки

Когда слышишь 'Бп защита от перегрузки', первое, что приходит в голову — классические схемы с компараторами на TL431. Но в реальности на производстве всё иначе: тут и тепловой гистерезис мешает, и дешёвые транзисторы внезапно уходят в насыщение. Как-то раз пришлось переделывать партию блоков для ООО Юэцин Сутун Электрооборудование — заказчик жаловался на ложные срабатывания при +45°C. Оказалось, проблема не в схеме защиты, а в неправильном монтаже дросселей...

Типичные ошибки в проектировании защиты

Большинство инженеров переоценивают порог срабатывания Бп защита от перегрузки. Выставляют, скажем, 110% от номинала — а при импульсной нагрузке блок уже на 105% начинает 'задыхаться'. Особенно критично для сварочных инверторов, где мы как раз с Сутун работали. Их модель ST-204L сначала уходила в защиту при каждом поджиге дуги.

Запомнил навсегда: расчёт защиты надо вести не по усреднённому току, а по пиковому + запас на нагрев элементов. Как-то пришлось вскрывать блок питания с маркировкой 'защита до 130%' — внутри стоял shunt резистор на 5Вт, который при 115% нагрузки уже плавил соседний конденсатор.

Сейчас при тестировании всегда добавляю цикл 'холодный старт под нагрузкой'. Именно на этом этапе проявилась та самая проблема с DC-DC преобразователями от китайского поставщика — их Бп защита от перегрузки не учитывала броски тока при -30°C.

Аппаратная реализация: от дешёвых решений до брака

В бюджетных блоках до сих пор встречается защита на одном транзисторе BC547 — это вообще нежизнеспособно. Для ООО Юэцин Сутун Электрооборудование мы перешли на специализированные микросхемы от STMicroelectronics, но и там есть нюансы. Например, L6390 иногда даёт ложные срабатывания из-за помех по питанию.

Самая коварная проблема — это 'плавающий' порог срабатывания. Как-то получили партию блоков, где Бп защита от перегрузки срабатывала то при 22А, то при 18А. Вскрыли — оказалось, в цепи обратной связи стоит конденсатор с ТКЕ -750 ppm/°C. Производитель сэкономил 3 цента на детали, а мы потеряли две недели на диагностику.

Сейчас всегда проверяю термостабильность не только шунта, но и всей цепи ОС. Для промышленных блоков питания, которые поставляет Сутун, это критично — их часто ставят рядом с печами или в неотапливаемых цехах.

Программные методы защиты: панацея или головная боль?

С появлением микроконтроллеров многие стали переносить Бп защита от перегрузки в прошивку. Но это требует тщательного тестирования — как-то раз столкнулся с блоком, где защита срабатывала только на третьем цикле перегрузки. Программист забыл сбросить флаг прерывания...

Для серийных изделий ООО Юэцин Сутун Электрооборудование мы используем гибридный подход: аппаратная защита на быстрые перегрузки, программная — на длительные. Но и тут есть подводные камни: при обновлении прошивки можно случайно изменить коэффициенты фильтрации АЦП.

Один из самых неудачных опытов — попытка сделать 'умную' защиту с прогнозированием перегрузки по тренду тока. На тестах всё работало идеально, а в реальных условиях из-за вибрации датчик тока давал случайные выбросы — защита срабатывала на ровном месте.

Тепловые аспекты: то, что часто упускают

Даже идеально рассчитанная Бп защита от перегрузки бесполезна, если силовые ключи перегреваются до её срабатывания. В одном из проектов для Сутун пришлось добавлять дополнительный датчик температуры на радиатор — стандартная защита по току просто не успевала отреагировать при кратковременных (но мощных) бросках нагрузки.

Особенно проблематично с MOSFET — у них Rds(on) сильно зависит от температуры. Видел случаи, когда холодный транзистор держал 30А, а после 10 минут работы уходил в тепловой пробой уже на 25А. Теперь всегда строю графики деградации максимального тока от температуры корпуса.

Интересный случай был с блоком питания для вентиляционного оборудования — там перегрузка возникала не по току, а из-за снижения эффективности охлаждения при забитом пылью радиаторе. Пришлось вводить температурную коррекцию порога срабатывания.

Полевой опыт: от лаборатории до цеха

На стенде блок питания с Бп защита от перегрузки работает идеально. Но в цеху, где одновременно включаются десять сварочных аппаратов... Помню, как на одном из заводов в Вэньчжоу мы неделю искали причину случайных срабатываний — оказалось, соседний пресс создавал помехи через сеть 380В.

Для ООО Юэцин Сутун Электрооборудование сейчас разрабатываем блоки с запасом по току срабатывания 15% именно из-за таких 'соседских эффектов'. И всегда рекомендуем устанавливать дополнительные сетевые фильтры — экономия на них потом обходится дороже.

Самый показательный случай — когда защита сработала правильно, но клиент был недоволен. Блок питания отключался при перегрузке крана — а это была штатная ситуация при подъёме максимального груза. Пришлось вводить двухуровневую защиту с предупреждением.

Эволюция подходов к защите

Раньше Бп защита от перегрузки считалась чем-то вроде страховки — главное, чтобы была. Сейчас это сложная система, которая должна учитывать десятки параметров. В новых разработках для Сутун мы используем адаптивные алгоритмы, которые анализируют историю нагрузок.

Интересно наблюдать, как меняются стандарты — раньше допустимым считался один ложный срабатывание на 1000 часов, сейчас требования ужесточились до 1 на 10000. Это заставляет completely пересматривать схемотехнику.

Думаю, следующий шаг — предиктивная защита на основе машинного обучения. Но пока это слишком дорого для массовых продуктов. Хотя для специальных применений, например, для медицинского оборудования, такие решения уже появляются.