空调用开关电源的供电保护方法浅析陈小波

空调用开关电源的供电保护方法浅析陈小波

陈小波

(广东美的制冷研究院广东佛山528305)

摘要：开关电源以其体积小、重量轻、效率高、输出灵活等优点在各个领域得到了广泛的应用。电源系统在整个电子系统中，是一个相对重要的缺失，它的稳定运行关系到整个系统的稳定运行。因此，分析其安全防护措施是一个重要课题。

关键词：开关电源；供电保护；损坏；可靠性

目前有方案虽然可以检测三相电路的相序异常，但是缺乏一种对强电负载的电源供给的控制方法，即尽管主控板可以发现相序错误，但是强电负载端已经被异常的电源供给损坏。

1概述

随着VRF产品市场占有率的不断提高，市场上出现的问题也越来越多。在调试时提供的户外机三相电源,当安装人员连接错误的电力线路序列,通常情况下,应该添加220v到380v之间n-l阶段由于zero-fire线错误的连接,导致直流风机和压缩机变频模块失败。由于变频逆变器多联机模块为核心组件,这么小的错误直接导致了核心组件失败,单位不能正常工作,和国内许多在线安装,调试和维护方面的主要工作人员通常专业或责任心不足,将导致维护客户投诉,不应该发生,甚至索赔。因此，有必要对VRF开关电源进行保护。

2开关电源的基本介绍

2.1开关电源的基本含义。开关电源在当前的发展有其重要的作用,它主要是通过一些现代电力电子技术的开关时间比例来控制输出电压保持稳定的电源,它主要通过PWM脉宽调制和控制集成电路,等等。与线性电源相比，成本随电源功率的增加而增加，但增加速度不同。

2.2开关电源设计原理。为选定的三极管开关电源设计中严格把关,能够限制直流一个安全的工作区域内,它可以根据手册查询,也可以通过设置电机电流的最大值来确定输入电流保护值,和注意,这个时候能够把平均瞬时最大转换到电流的额定输出电流和电压的基础上,开关管动载线不能大于输入电压安全工作区。同时，对于开关稳压器的输出，应限制在一定的技术指标范围内，首先，在一定的温度范围内，输出电压的上限和下限也是输出欠压和过压保护值针。过电压可根据最大输出电流确定。为了有效地避免误报的发生，应留有相应的保护值余量。

3影响开关电源可靠性的因素

3.1环境温度对元器件的影响。环境温度对半导体、电容、电阻等元器件的可靠性有很大的影响。当温度从20℃提高到80℃时，PD/PR=0.5负载设计条件下硅三极管的故障率提高了30倍。电容器故障率(UD/UR=0.65负荷设计工况)提高14倍;电阻器故障率(PD/PR=0.5负载设计条件下)提高4倍。

3.2负载率对部件的影响。负荷率对构件失效效率的影响也很明显。以电阻器为例，当环境温度为50℃时，PD/PR=0.8时对电阻器故障率的影响是PD/PR=0.2时的8倍。同样，在50℃环境温度下，当PD/PR=0.8时，半导体器件的故障率在PD/PR=0.2时提高了1000倍。因此，在设计和使用开关电源时，应尽量避免其负荷率过大而导致电源故障。

4开关电源的原理

高频开关电源由以下部分组成:(1)主电路。输入滤波器:它的作用是对电网中存在的杂波进行滤波，同时也能阻止机器产生的杂波反馈到公共电网。(2)整流滤波:将网络交流电源直接整流为更平滑的直流电，进行下一级改造。(3)逆变器:将整流后的直流电源转换成高频交流电，这是高频开关电源的核心，频率越高，体积、重量和输出功率比越小。(4)输出整流滤波:根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。(2)控制电路。一方面，从输出端对逆变器进行采样，与设定的标准相比较，控制逆变器的频率或脉宽，以达到稳定的输出。另一方面，根据测试电路提供的数据，通过保护电路识别，提供控制电路，对整机进行各种保护措施。(3)检测电路。除了在保护电路运行中提供各种参数外，还提供各种显示仪表数据。(4)辅助电源。提供一个电路的所有不同要求。开关控制调压原理开关K在一定的时间间隔内反复开关。当开关K接通时，输入功率E通过开关K和滤波电路提供给负载RL。在整个开关过程中，电源E为负载提供能量。当开关K断开时，输入电源E中断供电。可以看出输入电源到负载提供能量是间歇性的,为了使负载可以持续的能源供应,开关稳压电源必须有一系列的能量储存设备,当开关放在将能量储存的一部分,当开关是关闭的,负载释放。改变连接时间吨和工作循环比意味着改变脉冲占空比。这种方法称为“时间比控制”。

5空调开关电源技术原理分析和方案

根据产品的供电方式，通信芯片的供电直接来自于机组电源插座，主芯片的供电由变频模块提供。目前该产品的问题是主板有三相检测电路，而主板对大功率负载的电源没有有效的控制。也就是说，虽然主板可以检测到相序误差，但由于电源连接，大功率负载已经烧毁。当机组通电时，如果n-l之间的相序错误，且产品没有相关保护，则直接烧毁变频模块。因此，机组必须判断n-l之间的相序是否连接不正确，即判断n-相电源是否连接在n线上。也就是说，保护装置的目的可以通过控制风机模块、提供大电流的变频模块等核心部件的开关电源的n线电源来实现。由于在开关电源N线接通前，变频模块无功率输出，主芯片无电源供应，无法给出相应的保护措施。因此，想要控制开关电源供电N线通断，只能通过一上电既可以正常工作的通信芯片的通讯程序判断逻辑来实现。由于主板上通讯部分不论在L-N间加380V或者220V时，三端稳压器输出都能稳定工作（主板测试L-N间加380V时，5V和12V电压稳定同样稳定），也就是说即使机组接错线通信部分的电路不受影响。这就存在用通信芯片端口检测电源电压，从而做出逻辑判断的前提。具体方案:主控板三相检测电源与接线块直接连接。通过检测L-N之间的电压，确定接线块是与N线连接还是与L线连接。当检测电压为220V(L线为220V至N线)时，表示该单元连接正确。接通开关电源N线;当检测到电压为380V(L线间相电压为380V)时，表示接线错误，开关电源N线未连接。可达到保护装置的目的。原理如下图（图1）。

图1

当机组通电时，电源线的顺序是否正确连接，通信芯片可以正常工作，稳定的5V和12V电源。此时，通信芯片检查l-n之间的电压和相序。正常情况下，通讯芯片控制继电器RY1闭合，N线接通，主芯片通电。当主芯片与通信芯片通信时，通信芯片将相序和电压的检测结果通知主芯片。通信芯片与主芯片通信2~3秒后，控制继电器RY2接住，为大电流负载提供正常电源。相反，没有电力供应的重型负荷。以上，通过通讯芯片控制开关电源N线的开断，可以达到保护大电流负载元件的目的。

总之，开关电源电路保护依法进行相关设置的工作安全性和可靠性更重要的角色,所以保护探索,结合实际情况认真选择协议实际保护是最有效的,这篇文章提出了开关电源保护的方法,简单,成本低,能够有效地解决现有方案无法在三相无功状态下对高压侧负荷元件的保护，能够降低损耗，提高系统可靠性。

参考文献：

[1]周爱华.张兴平，现代开关电源控制电路设计及应用.2017.

[2]赵玉华.吴艳红，浅谈空调用开关电源的供电保护方法浅析.2018.