Kupując zasilacz, zwróć uwagę na szczegóły

Minimalizacja prądu rozruchowego

Rys. 1. Termistor NTC ograniczający wartość maksymalną prądu rozruchowego

W układzie wejściowym większości zasilaczy impulsowych małej mocy znajduje się mostek prostowniczy oraz kondensator filtrujący, które razem dostarczają odfiltrowanego napięcia stałego niezbędnego do zasilania układów elektronicznych zasilacza. W chwili włączenia takiego zasilacza do sieci pojawia się chwilowe przeciążenie, wynikające z tego, że gdy sinusoida napięcia sieciowego nie przechodzi w momencie włączenia przez zero, ten kondensator na wyjściu prostownika stanowi niewielką impedancję i jego ładowanie wywołuje powstanie krótkiego impulsu prądu o dużym natężeniu, nawet kilkadziesiąt amperów w szczycie.

Prąd ten jest ograniczany zwykle za pomocą włączonego w szereg z linią zasilania termistora NTC, który początkowo ma rezystancję na tyle dużą, aby złagodzić prąd rozruchu, a podczas pracy nagrzewa się i jego oporność maleje, co ogranicza straty mocy. Typowo redukcja przetężenia jest dziesięciokrotna.

Niestety, nie wszystkie zasilacze małej mocy i przetwornice mają w obudowie umieszczony ten komponent, bo producenci w swoich staraniach o niską cenę pozbywają się go, uważając za element nadmiarowy. Warto zatem podczas wybierania zasilacza sprawdzić, czy w obudowie zamontowano NTC. Na rysunku pokazano typowe miejsce, gdzie termistor znajduje się w układzie elektrycznym zasilacza takiego jak LHxx-10B.

Zabezpieczenie przepięciowe

W przypadku zasilaczy średniej i dużej mocy przeznaczonych do zastosowań przemysłowych, jak LI120, ważnym parametrem jest odporność na przepięcia pojawiające się w sieci energetycznej zgodnie z normą IEC/EN61000-4-5 ±2/±4 kV. Prawidłowe rozwiązania układowe w tym obszarze wymagają zastosowania trzystopniowego obwodu ochronnego.

Zaciski wejściowe zasilacza chronione są za pomocą elementów półprzewodnikowych (diod Zenera dużej mocy), które zapewniają szybkość działania, ale jednocześnie nie są w stanie pochłonąć dużej energii przepięcia. Element środkowy to z reguły warystor, który charakteryzuje się średnią szybkością działania i zdolnością do pochłaniania impulsów przepięciowych o średniej energii.

Najbliżej zacisków sieci umieszcza się gazowane elementy wyładowcze, zdolne do pochłonięcia dużej mocy wyładowania, ale wolne, bo jonizacja gazu zajmuje sporo czasu. Poszczególne bloki łączone są dławikami, ograniczającymi tempo narastania napięcia na poszczególnych sekcjach.

Nie każdy zasilacz ma tak rozbudowane obwody ochronne od strony wejścia, a są one decydujące w zakresie jakości, zwłaszcza w jednostkach pracujących w szerokim zakresie napięć wejściowych, np. 85~264 V_AC/120~370 V_DC. To samo dotyczy zabezpieczeń wyjścia (nadprądowe, zwarciowe, termiczne, podnapięciowe). Nie zawsze producenci implementują komplet takich obwodów.

Niestabilne napięcie wejściowe

Rys. 2. Trójstopniowe zabezpieczenie przepięciowe

Przepięcia, niestabilne napięcie sieci, duża liczba harmonicznych mogą powodować, że chwilowe napięcie zasilające na zaciskach zasilacza, będące superpozycją wszystkich zjawisk, przekroczy dopuszczalną wartość i konstrukcja ulegnie uszkodzeniu.

Dlatego do ważnych aplikacji należy wybierać jednostki zasilające, które mają jak najszerszy zakres dopuszczalnego napięcia wejściowego. Przykładem mogą być konwertery z rodziny LS i LD firmy Mornsun - pracują one w zakresie 90~528 V_AC/100~745 V_DC!

Dostępność pełnej mocy wyjściowej

Niewielu kupujących zasilacze wie, że podawana w specyfikacji maksymalna moc wyjściowa nie jest dostępna zawsze, a więc w pełnym zakresie temperatur pracy i dla każdego napięcia wejściowego. Wiele prostych zasilaczy ma też problemy ze stabilnością działania bez obciążenia lub przy małej mocy (poniżej 10% Pmaks).

Tymczasem zasilacz musi dysponować rezerwą i pozwalać na chwilowe przeciążanie, co jest istotne przy włączaniu obciążeń indukcyjnych lub też takich, które w momencie załączenia pobierają przez chwilę większą moc.

Nawet gdy układ pracuje poprawnie, w takim przypadku konieczne jest upewnienie się, że przy niskim napięciu wejściowym i w wysokiej temperaturze działanie będzie dalej poprawne, bo niestety wiele zasilaczy dostępnych na rynku ma z tym problemy, a deklarowany w nich zakres temperatur -55...+70°C dotyczy tylko określonych warunków zasilania i obciążenia.

Połączenie PE

Rys. 3. Dobra i zła metoda podłączania przewodu PE do zacisków wtórnych

Przewód ochronny PE zasilacza AC/DC jest połączony z metalowymi elementami obudowy i konstrukcyjnymi zasilacza, gdyż jego zadaniem jest ochrona osób przed możliwością porażenia prądem podczas dotykania zasilacza w czasie pracy. Niemniej warto zwrócić uwagę, aby PE nie był dołączony bezpośrednio do masy zacisków wtórnych. Prawidłowe połączenie wymaga użycia tu kondensatora o pojemności poniżej 1 nF i odpowiedniej klasie napięciowej.

Zakres dopuszczalnych temperatur pracy

Im wyższa temperatura, w jakiej jest eksploatowany zasilacz, tym niższa jego żywotność. W wysokiej temperaturze szybciej wysychają kondensatory elektrolityczne, rosną rezystancje szeregowe transformatorów i dławików, pogarszają się własności izolacyjne tworzyw.

Dobór materiałów i komponentów do budowy zasilacza, które zapewnią wiele lat pracy w podwyższonej temperaturze to domena producentów o największym doświadczeniu rynkowym i wiedzy oraz takich, którzy działają w dużej skali i mogą kupować starannie wyselekcjonowane elementy. Tacy wytwórcy nieustannie testują też swoje konstrukcje pod tym kątem.

Obciążenie zasilaczy wielowyjściowych

Rys. 4. Dodatkowy stabilizator liniowy i dioda TVS mogą ograniczyć niestabilność napięć wyjściowych w zasilaczu wielowyjściowym

W zasilaczach o wielu wyjściach stabilizacja napięcia wyjściowego dotyczy zwykle jednego, głównego wyjścia. Pozostałe mają napięcie wyjściowe stabilizowane w ograniczonym zakresie. Zmiany obciążenia w dużym zakresie na jednym wyjściu mogą wywoływać przerzuty i zapady napięcia na drugim wyjściu, dlatego warto gdy zasilane urządzenie wymaga stabilnego zasilania dodać elementy zabezpieczające takie jak dioda Zenera dużej mocy lub dodatkowy stabilizator liniowy.

Gwarancja

Dobrej jakości zasilacze objęte są długim deklarowanym okresem ochronnym sięgającym minimum kilku lat. Niemniej czas eksploatacji zasilacza powinien być znacznie dłuższy od deklarowanego przez producenta okresu gwarancji, zwłaszcza dla produktów, które są używane w warunkach mieszczących się w specyfikacji.

Micros sp. j. W. Kędra i J. Lic
www.mornsun-power.com