Bảo vệ thấp áp (UVP) của nguồn điện chuyển mạch là một tính năng an toàn quan trọng. Các chức năng chính của nó có thể được tóm tắt như sau:
A, Bảo vệ nguồn điện và các bộ phận của nó:
Ngăn chặn hư hỏng do quá dòng đối với các thiết bị nguồn: Khi điện áp đầu vào quá thấp, để duy trì điện áp đầu ra ổn định, bộ nguồn chuyển mạch (đặc biệt là bộ điều khiểnPWM) sẽ cố gắng bù đắp bằng cách tăng-thời gian bật (chu kỳ làm việc) hoặc tần số của ống chuyển mạch. Điều này sẽ làm cho dòng điện chạy qua ống chuyển mạch (MOSFET/IGBT), diode chỉnh lưu, cuộn cảm, máy biến áp và các thiết bị điện khác tăng lên đáng kể. Dòng điện cao-trong thời gian dài sẽ khiến các bộ phận này quá nóng và cuối cùng bị cháy.
Ngăn chặn bão hòa lõi: Trong các cấu trúc liên kết như flyback và Forward, sự thay đổi từ thông (ΔB) của máy biến áp hoặc cuộn cảm tỷ lệ thuận với điện áp đầu vào và-thời gian bật. Khi điện áp đầu vào quá thấp, bộ điều khiển sẽ kéo dài-thời gian bật để duy trì đầu ra. Thời gian bật-quá lâu có thể khiến máy biến áp hoặc lõi của cuộn cảm chuyển sang trạng thái bão hòa. Sau khi bão hòa, độ tự cảm giảm mạnh, khiến dòng điện tăng không kiểm soát được (chỉ bị giới hạn bởi điện trở đường dây), dẫn đến dòng điện tức thời tăng đột biến rất lớn có thể dễ dàng làm hỏng công tắc.
Duy trì độ ổn định của vòng điều khiển: Điện áp đầu vào cực thấp có thể khiến vòng điều khiển của nguồn điện (chẳng hạn như bộ so sánh PPP) gặp trục trặc hoặc rơi vào trạng thái không mong muốn, dẫn đến đầu ra bất thường hoặc hư hỏng linh kiện.
B, Bảo vệ nguồn đầu vào:
Ngăn chặn tình trạng xả pin sâu: Khi nguồn điện chuyển mạch được cấp nguồn bằng pin (chẳng hạn như pin axit chì{0}}hoặc pin lithium), tính năng bảo vệ điện áp thấp sẽ ngắt kết nối tải ngay lập tức để ngăn điện áp pin giảm xuống quá thấp. Việc xả pin quá mức có thể làm giảm hiệu suất nghiêm trọng (giảm công suất và rút ngắn tuổi thọ) và thậm chí gây ra hư hỏng không thể khắc phục được (đặc biệt đối với pin lithium, có khả năng gây ra rủi ro về an toàn).
Giảm gánh nặng cho lưới điện yếu: Trong trường hợp điện áp lưới không ổn định hoặc nguồn điện yếu ở vùng sâu, vùng xa, nếu nguồn điện tiếp tục hoạt động ở điện áp quá thấp, nó sẽ lấy thêm dòng điện từ lưới vốn đã yếu, có thể khiến điện áp lưới tiếp tục hạ thấp, hình thành vòng luẩn quẩn, ảnh hưởng đến các thiết bị khác, thậm chí khiến các thiết bị bảo vệ lưới hoạt động (chẳng hạn như ngắt). Bảo vệ thấp áp sẽ ngắt kết nối tải kịp thời, giúp duy trì sự ổn định của lưới điện.
C, Bảo vệ các thiết bị tải tiếp theo:
Ngăn chặn hoạt động bất thường hoặc hư hỏng: Mặc dù bảo vệ thấp áp chủ yếu bảo vệ chính nguồn điện nhưng nó cũng gián tiếp bảo vệ các thiết bị hạ nguồn. Khi điện áp đầu vào quá thấp, nguồn điện có thể không thể xuất ra ổn định điện áp và công suất cần thiết, dẫn đến điện áp đầu ra giảm, gợn sóng tăng hoặc dao động bất thường. Nguồn điện không ổn định này có thể khiến các thiết bị điện tử hạ lưu (chẳng hạn như bộ vi xử lý, trình điều khiển động cơ và màn hình) gặp trục trặc, mất dữ liệu, đặt lại hoặc thậm chí hư hỏng. Việc tắt ngay nguồn điện đầu ra có thể ngăn chặn các thiết bị tải hoạt động trong điều kiện nguồn điện bất lợi.
D,Ngăn ngừa nấc cụt:
Nếu không có bảo vệ điện áp thấp, khi điện áp đầu vào cực kỳ thấp, bộ nguồn có thể cố gắng khởi động nhiều lần (vì điện áp hầu như không đủ cao để khởi động mạch điện). Tuy nhiên, khi nó bắt đầu hoạt động dưới tải, điện áp đầu vào thậm chí còn bị kéo xuống thấp hơn, khiến nguồn điện tự bảo vệ hoặc tắt. Sau khi tắt máy, điện áp đầu vào tăng trở lại và bộ nguồn cố gắng khởi động lại, lặp lại chu trình này, tạo ra hiện tượng "trục trặc". Chu kỳ dừng-khởi động thường xuyên này không chỉ có thể làm hỏng các bộ phận của nguồn điện mà còn khiến các tải phía dưới liên tục bật và tắt nguồn, điều này rất bất lợi. Bảo vệ điện áp thấp ngăn chặn sự dao động này bằng cách đặt ngưỡng tắt máy rõ ràng (thường có độ trễ nhất định).
Tóm lại, vai trò cốt lõi của việc bảo vệ điện áp thấp của nguồn điện chuyển mạch giống như một "người gác cổng an toàn":
Bên trong (bản thân nguồn điện):Ngăn chặn dòng điện cao, quá nhiệt và bão hòa từ do điện áp đầu vào thấp, từ đó bảo vệ các thiết bị nguồn chính (công tắc, điốt, bộ phận từ tính) khỏi bị hư hỏng.
Bên ngoài (nguồn đầu vào):Ngăn chặn pin nguồn điện bị xả sâu và hư hỏng, đồng thời tránh kéo lưới điện yếu xuống.
Đối với giai đoạn tiếp theo (tải):Ngăn chặn thiết bị tải hoạt động trong điều kiện nguồn điện không ổn định hoặc không đủ để giảm nguy cơ hỏng hóc.
Đối với toàn bộ hệ thống:Cung cấp điểm tắt rõ ràng và ổn định để ngăn hệ thống dao động (trục trặc) dưới mức điện áp tới hạn và đảm bảo có thể kiểm soát được hành vi trong điều kiện lỗi.
Do đó, bảo vệ thấp áp là một cơ chế an toàn thiết yếu trong thiết kế nguồn điện chuyển mạch, rất quan trọng để cải thiện độ tin cậy, độ bền và độ ổn định của hệ thống tổng thể. Ngưỡng của nó (điện áp tại đó kích hoạt bảo vệ) và điện áp trễ (điện áp tại đó hoạt động được khôi phục) yêu cầu thiết kế cẩn thận dựa trên ứng dụng cụ thể (loại nguồn đầu vào và đặc tính tải).
