Защита бп от короткого замыкания

Если честно, многие до сих пор путают защиту от КЗ с обычными предохранителями — и это главная ошибка. На деле всё сложнее: я не раз видел, как даже дорогие блоки питания выходили из строя из-за неправильной реализации защиты. Особенно в импульсных схемах, где токи нарастают за микросекунды.

Почему стандартные решения часто не работают

Вспоминаю один случай на производстве в 2018 году: заказчик купил якобы ?защищённые? БП, но при тестировании на индуктивной нагрузке защита срабатывала с опозданием на 2-3 мс. Этого хватило, чтобы сгорели ключевые транзисторы. Оказалось, производитель сэкономил на датчике тока, поставив дешёвый шунт вместо Hall-сенсора.

Частая проблема — неучёт бросков тока при коммутации. Например, при подключении двигателей или трансформаторов. Защита должна игнорировать кратковременные превышения, но чётко ловить реальное КЗ. Настраивать такие пороги — целое искусство.

Кстати, у ООО Юэцин Сутун Электрооборудование в некоторых моделях я видел удачную комбинацию: быстрый компаратор + программируемый таймер. Но и там пришлось дорабатывать — добавлять варисторы на входе.

Разница между теоретической и реальной защитой

В документации пишут ?защита до 50А?, но на практике при 30А уже начинается перегрев дорожек. Особенно в китайских БП, где печатные платы не рассчитаны на длительные перегрузки. Проверял как-то образец с сайта sutong.ru — заявленные 40А, но при 25А медь начала отслаиваться от текстолита.

Тепловой расчёт — отдельная тема. Если защита срабатывает от перегрева, а не от тока, это уже не совсем защита от КЗ. Видел схемы, где thermal shutdown был единственной ?защитой?. Катастрофа при коротком замыкании в жарком цеху.

Лучшие результаты даёт комбинированный подход: быстродействующая электронная защита + термистор + классический предохранитель. Но это удорожает конструкцию на 15-20%, поэтому многие производители экономят.

Особенности защиты в импульсных блоках питания

В импульсных БП главная опасность — пробой ключевого транзистора. Защита должна сработать быстрее, чем успеет выйти из строя драйвер. На практике это 1-2 мкс для MOSFET. Помню, в 2020 году мы тестировали платы с ШИМ-контроллером UC3845 — при КЗ на выходе успевали сгореть 3-4 элемента до срабатывания защиты.

Интересное решение видел в одном из проектов ООО Юэцин Сутун Электрооборудование: они использовали оптронную развязку для сигнала защиты, что исключало ложные срабатывания от помех. Но и стоимость БП увеличилась почти на 30%.

Советую всегда проверять не только время срабатывания, но и скорость восстановления. Некоторые схемы после КЗ уходят в автоколебательный режим — это хуже, чем однократный отказ.

Ошибки при проектировании схем защиты

Самая распространённая — неправильный выбор номиналов для RC-цепей в цепи обратной связи. Если постоянная времени слишком большая, защита будет ?тормозить?. Слишком маленькая — ложные срабатывания. Нашли золотую середину экспериментально: 10-100 мкс для большинства применений.

Ещё один момент — забывают про защиту от обратной полярности. Казалось бы, элементарно, но в 40% ремонтируемых БП её нет. В результате при переполюсовке сгорает вся силовая часть.

Отдельно стоит упомянуть BOD-схемы (Brown-Out Detection). Они не относятся напрямую к КЗ, но предотвращают катастрофические отказы при просадках питания. В современных БП это должно быть по умолчанию.

Практические кейсы и неочевидные нюансы

Работая с оборудованием из Китая, заметил интересную тенденцию: в последние 2-3 года производители стали чаще использовать smart-ключи с интегрированной защитой. Например, серия STK5* от Sanken. Но и тут есть подвох — такие решения плохо работают при высоких частотах.

На сайте sutong.ru есть технические заметки по расчёту защиты — в целом полезные, но для российских сетей нужна коррекция (у нас другие допуски по напряжению). Их рекомендации по выбору предохранителей особенно актуальны для промышленных применений.

Запомнился случай на металлургическом заводе: КЗ возникало только при температуре выше 60°C. Оказалось — термоусадка на клеммах сползала и замыкала контакты. Так что защита БП должна учитывать не только электрические, но и механические факторы.

Если резюмировать: идеальной защиты не существует. Всегда остаётся компромисс между стоимостью, надёжностью и быстродействием. Главное — понимать, для каких конкретно условий проектируется БП, и тестировать защиту в реальных, а не лабораторных условиях.