DCスイッチング電源の保護
本稿では、DCスイッチング電源の特性と実際の電気状況に基づいて、過酷な環境や突然の故障状況でもDCスイッチング電源が安全かつ確実に動作するように、さまざまな状況に応じたさまざまな保護回路を設計します。
過電流保護回路1個
DCスイッチング電源回路では、回路の短絡で調整管が焼損しないように、電流が増加しないように保護します。基本的な方法は、出力電流が一定値を超えると、調整管が逆バイアス状態になり、遮断されて、回路電流が自動的に遮断されることです。図1に示すように、過電流保護回路はトランジスタBG2と分圧抵抗R4、R5で構成されています。回路が正常に動作している場合、R4とR5の圧力により、BG2のベース電位がエミッタ電位よりも高くなり、エミッタ接合部が逆電圧に耐えます。そのため、BG2は遮断状態（開回路に相当）になり、電圧レギュレータ回路には影響しません。 回路が短絡すると、出力電圧はゼロになり、BG2 のエミッタは接地に相当し、BG2 は飽和導通状態（短絡に相当）になるため、レギュレータ BG1 のベースとエミッタは短絡に近づき、遮断状態になり、回路電流を遮断して、保護の目的を達成します。
2 過電圧保護回路
直流スイッチング電源のスイッチング・レギュレータ過電圧保護には、入力過電圧保護と出力過電圧保護が含まれます。 スイッチング・レギュレータが非安定化直流電源（電池や整流器など）で使用される場合、電圧が高すぎると、スイッチング・レギュレータが正常に動作しなくなり、内部デバイスが損傷することさえあります。そのため、スイッチング電源には入力過電圧保護回路を使用する必要があります。 図3はトランジスタとリレーの保護回路についてです。回路では、入力直流電源電圧がレギュレータのダイオードのブレークダウン電圧値よりも高い場合、レギュレータがブレークダウンし、抵抗Rに電流が流れ、トランジスタTが導通し、リレーが動作して、通常閉じた接点が切断され、入力が遮断されます。 入力電源の極性保護回路は、入力過電圧保護と組み合わせて、極性保護識別および過電圧保護回路を形成できます。
3 ソフトスタート保護回路
スイッチング レギュレータ電源回路はより複雑で、スイッチング レギュレータの入力は通常、インダクタンスが小さく容量が大きい入力フィルタに接続されます。電源投入時に、フィルタ コンデンサに大きな突入電流が流れます。この電流は通常の入力電流の数倍になることがあります。このような大きな突入電流は、通常の電源スイッチやリレーの接点を溶かし、入力ヒューズを飛ばす可能性があります。また、突入電流はコンデンサを損傷し、寿命を縮め、早期に損傷させる可能性があります。このため、電源投入時に電流制限抵抗器を接続し、それを介してコンデンサを充電する必要があります。電流制限抵抗器が過剰な電力を消費してスイッチング レギュレータの正常な動作に影響を与えないようにするため、電源投入時の過渡プロセスの最後に、リレーで自動的に短絡し、DC 電源がスイッチング レギュレータ電源に直接接続されるようにします。この回路は、DC スイッチング電源の「ソフト スタート」回路と呼ばれます。
4 過熱保護回路
DCスイッチング電源のスイッチングレギュレータは高集積で軽量かつ小型であるため、ユニット体積の電力密度が大幅に向上しています。そのため、電源ユニットのコンポーネントがその動作温度要件内で適切に改善されない場合、回路の性能が悪化し、コンポーネントが早期に故障することになります。そのため、高出力DCスイッチング電源には過熱保護回路を設置する必要があります。
