通过电子电路保护，最大限度地减少停机时间

开关模式电源有很多优点，但是当用于工业控制时，它们有一个严重的缺点。当一个由24v直流开关模式电源供电的控制电路发生故障或过载时，电源可能会关闭，从所有连接的组件中移除电源，并造成昂贵的停机时间。

当使用简单的基于变压器的电源时，过载将导致电压输出逐渐下降(参见“基本电源”图形)，但除非过载严重或持续存在，否则电源将继续运行。另一方面，当负载电流达到标称值的110%时，开关模式电源会迅速关闭(参见“开关模式电源”图形)。如果负载包括电容器或电机，则浪涌电流可能导致停机。开关模式电源被设计为在短暂暂停后重新启动。如果过载仍然存在，电源可能反复上电和关闭，这种情况称为“打嗝”模式。

选择性电路保护

解决这个问题的明显方法是在每个负载电路上增加一个断路器，这样一个电路的过载就不会关闭电源。不幸的是，传统的断路器在这种情况下不起作用。

基于24v直流变压器的电源通常提供10安培的电流。假设它有四个电路，每个电路绘制2a(并由2a热磁断路器保护)，基本负载为8a。如果一个电路过载，它将跳闸在6倍额定，或12a，在一秒钟内。电源必须输出18a (12a + 2a + 2a + 2a)才能使断路器脱扣。基于变压器的电源可以做到这一点，尽管在降低电压。

10a开关电源提供的最大电流为11a，为标称电流的110%。如果在一个电路上发生大于2a的过载，在断路器检测到足够的电流跳闸之前，电源将关闭。

一个可能的解决方案可能是快速断路器，它在两次额定时跳闸，而不是六次。但是，快速断路器可能会在涌流中跳闸，涌流通常是正常负载的六到十倍，持续几毫秒。

当变压器电源过载时，其输出电压降低，但不会突然切断。

一个更好的解决方案是一种新型断路器，它可以对连接到开关模式电源的设备进行选择性保护，同时避免麻烦的跳闸和电源关闭。新的“智能”电子断路器容忍瞬间涌流，并将最大电流限制在不超过其额定电流的1.8倍。而且，像传统的断路器一样，当电流过大且持续时间过长时，它们就会断开电路。

新一代

电子断路器是基于晶体管的，可以提供“有源限流”——晶体管通过分流测量负载电流，将其与预编程值进行比较，并在跳闸其内部断路器之前以电子方式增加必要的阻抗以将其降低到安全值。

当过流达到110% ~ 180%时，智能断路器将在3秒或更短的时间内断开。它还将断开持续时间超过50毫秒的高过载。此外，当跳闸或手动开/关按钮被按下时，它在物理上隔离负载。

电子断路器通常结合机械断路器和电子开关。物理断开通常在5秒内紧随电子断开。故障状态通过LED进行通信，设备可以向逻辑控制器或系统软件发送信号。

对于故障安全保护，断路器还包括一个热技术机构，在电子故障或高安培故障的情况下，断路器将跳闸。

开关模式电源具有很高的电气效率，有助于减少控制柜中的热量积聚，但它们对过载的反应方式可能导致不必要的停机时间。新的电子断路器可以保护单个负载电路，并通过限制故障电流，帮助防止电源关闭。

作者信息

Kenneth Cybart是E-T-A Circuit Breakers的高级应用工程师，

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