3D打印機電源、工控設備電源等開關電源三個保護的選型技巧

3D打印機電源、工控設備電源等開關電源選擇適當?shù)碾娐繁Ｗo器件是實現(xiàn)高效、可靠的電路保護設計之關鍵的第一步，那么，如何合理選擇電路保護器件?不同的保護器件其保護原理也各有不同，選擇的時候應結合其保護原理、工作條件和使用環(huán)境來考慮。

為了幫助工程師正確選擇3D打印機電源、工控設備電源等開關電源電路保護器件，合理應用電路保護器件設計高效的電路保護解決方案，本文將主要介紹。

3D打印機電源、工控設備電源等開關電源的電路保護主要有三種形式：過壓保護、過流保護和過溫保護。

3D打印機電源、工控設備電源等開關電源的過壓保護器件的選型要點
過壓保護器件(OVP)用于保護后續(xù)電路免受甩負載或瞬間高壓的破壞，常用的過壓保護器件有壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器、靜電抑制器和放電管等。過壓保護器件選型應注意以下四個要點：1)關斷電壓Vrwm的選擇。一般關斷電壓至少要比線路最高工作電壓高10%
2)箝位電壓VC的選擇。VC是指在ESD沖擊狀態(tài)時通過TVS的電壓，它必須小于被保護電路的能承受的最大瞬態(tài)電壓
3)浪涌功率Pppm的選擇。不同功率，保護的時間不同，如600w(10/1000us);300W(8/20us)
4)極間電容的選擇。被保護元器件的工作頻率越高，要求TVS的電容要越小

3D打印機電源、工控設備電源等開關電源的過流保護器件的選型
過流保護器件主要有一次性熔斷器、自恢復熔斷器、熔斷電阻和斷路器等，其中，最重要的過流保護器件是熔斷器，也叫保險絲。它一般串聯(lián)在電路中，要求其電阻要小(功耗小)，當電路正常工作時，它只相當于一根導線，能夠長時間穩(wěn)定的導通電路;由于電源或外部干擾而發(fā)生電流波動時，也應能承受一定范圍的過載;只有當電路中出現(xiàn)較大的過載電流(故障或短路)時，熔斷器才會動作，通過斷開電流來保護電路的安全，以避免產品燒毀的危險。

在熔斷器分斷電路的過程中，由于電路電壓的存在，在熔體斷開的瞬間會發(fā)生電弧，高質量的熔斷器應該盡量避免這種飛弧;在分斷電路后，熔斷器應能耐受加在兩端的電路電壓。熔斷器受脈沖損傷會逐步降低承受脈沖的能力，選用時需要考慮必要的安全余量;這個安全余量是指熔斷器的總熔斷(動作)時間，它是預飛弧時間和飛弧時間之和。所以在選擇的時候需要留意它的熔斷特性和額定電流這個基本條件;另外安裝時要考慮熔斷器周邊的環(huán)境，熔斷器只有達到本身的熔化熱能值的時候才會熔斷，如果是在環(huán)境較冷的狀況下，它的熔斷時間會變化，這是使用時必須留意的。

總的來說，保險絲的選型應注意以下十個要素：
額定電流;額定電壓;環(huán)境溫度;電壓降 / 冷電阻;熔斷特性: 過載能力，時間 / 電流特性;
分斷能力;　熔化熱能值;　耐久性(壽命);結構特征： 外形 / 尺寸，安裝形式;安全認證 

3D打印機電源、工控設備電源等開關電源的過溫保護器件的選型
過溫保護器件主要有熱敏電阻、溫度開關和溫度熔斷器等。在電源設計中經常使用NTC熱敏電阻型浪涌抑制器作過溫保護，因為其抑制浪涌電流的能力與普通電阻相當，但在電阻上的功耗則可降低幾十到上百倍。

NTC熱敏電阻，即負溫度系數(shù)熱敏電阻，其特性是電阻值隨著溫度的升高而呈非線性的下降。NTC熱敏電阻的選型要考慮以下幾個要點：
1)最大額定電壓和濾波電容值
濾波電容的大小決定了應該選用多大尺寸的NTC。對于某個尺寸的NTC熱敏電阻來說，允許接入的濾波電容的大小是有嚴格要求的，這個值也與最大額定電壓有關。在電源應用中，開機浪涌是因為電容充電產生的，因此通常用給定電壓值下的允許接入的電容量來評估NTC熱敏電阻承受浪涌電流的能力。簡單來說，就是輸入電壓越大，允許接入的最大電容值就越小，反之亦然。NTC熱敏電阻產品的規(guī)范一般定義了在220Vac下允許接入的最大電容值。

2)3D打印機電源、工控設備電源等開關電源允許的最大啟動電流值和長期加載在NTC熱敏電阻上的工作電流；允許的最大啟動電流值決定了NTC熱敏電阻的阻值。產品正常工作時，長期加載在NTC熱敏電阻上的電流應不大于規(guī)格書規(guī)定的電流。