I progettisti sanno che oltre a fornire una tensione CC (o CA) stabile di fronte a cambi di carico e linea, transitori del sistema e deviazioni del rumore, un alimentatore deve anche essere in grado di proteggersi da guasti temporanei e permanenti (interni o esterni) per prevenire danni al carico.
La protezione comporta molti aspetti e molte fonti di energia ne utilizzano una combinazione:
La protezione da sovraccarico (su corrente/cortocircuito), inclusi i classici fusibili (connessioni fusibili), fornisce protezione all'alimentatore se il percorso di carico si cortocircuita o inizia ad assorbire troppa corrente. Molte fonti di energia sono "autolimitanti" perché possono fornire solo una certa quantità di corrente, quindi i fusibili non sono necessari , ma sono necessari in alcune situazioni normative. I fusibili standard sono "fusibili" (circuiti aperti) per interrompere il flusso di corrente e quindi richiedono la sostituzione manuale; Questo può essere un problema in alcuni casi, ma un vantaggio in altri. Ci sono anche fusibili elettronici, che possono ripristinarsi automaticamente.
La limitazione della corrente e la protezione del ritorno corrente sono estensioni della protezione da sovraccarico. Se il carico assorbe la corrente dall'alimentatore oltre il limite di progettazione, la retrazione della corrente riduce la corrente di uscita e la tensione associata a valori inferiori al normale limite di funzionamento. In casi estremi, se il carico si cortocircuita, la corrente sarebbe limitata a una piccola frazione del massimo e la tensione di uscita sarebbe ovviamente zero.
Figura 1: L'alimentazione passa attraverso diverse modalità mentre passa da off a full on e back; Durante questo periodo, se la tensione di ingresso dell'alimentatore è inferiore al minimo richiesto per il normale funzionamento, l'UVLO può garantire che l'alimentatore fornisca l'uscita senza tentare di accenderla. (Credito d'immagine: Texas Instruments)
Protezione da sovratensione (OVP) - Se un guasto interno all'alimentatore fa sì che la sua tensione di uscita si al di sopra del massimo specificato, il circuito OVP è in posizione per proteggere il carico dai danni. Quando la tensione supera un livello preimpostato, l'OVP spegnerà l'alimentazione o blocca l'uscita. I circuiti OVP sono spesso indicati come circuiti "crowbar", presumibilmente perché funzionano allo stesso modo di posizionare un piede di porco metallico ad ogni estremità di un'uscita di potenza. Il circuito del piede di porco è progettato al meglio indipendentemente dalla fonte di alimentazione stessa.
Un tipo di circuito a piede di porco viene ripristinato solo quando l'alimentazione è spenta. L'altro tipo è che si ripristina automaticamente una volta cancellato il guasto della tensione di uscita. Quest'ultimo tipo è utile quando la situazione che causa il viaggio sul piede di porco è breve piuttosto che una grave interruzione di corrente. Sebbene la maggior parte degli alimentatori sia ora disponibile con un piede di porco integrato, molti fornitori offrono un piccolo circuito a piede di porco autonomo che può essere aggiunto a un alimentatore esistente in base alle esigenze.
Protezione dal sovraccarico termico - Il sovraccarico termico può verificarsi se la modalità di raffreddamento dell'alimentatore non è progettata correttamente o non può essere utilizzata (ad esempio arresti della ventola, blocchi di flusso d'aria). In questo momento, l'alimentatore può superare il suo valore di temperatura nominale, che può seriamente accorciarne la durata e può persino causare un guasto immediato. La soluzione è semplice: impostare un circuito di rilevamento della temperatura all'interno o vicino all'alimentatore. Se l'alimentatore supera il limite preimpostato, l'alimentatore viene messo in modalità statica o di spegnimento. Alcuni interruttori a caldo ripristinano automaticamente l'alimentazione se la temperatura scende, altri no.
Protezione dalla connessione inversa - Se il carico è collegato inversamente (uscita di potenza positiva a binario di carico negativo e viceversa), la protezione dalla connessione inversa impedisce il flusso di corrente e azzera la tensione. Questa protezione è particolarmente popolare nelle applicazioni in cui la batteria viene scollegata e quindi ricollegata, ad esempio nelle auto o nelle applicazioni in cui la batteria o il connettore non è bloccato.
I dispositivi di protezione pratici includono reostato di ossido metallico (MOV), termistore a coefficiente di temperatura positivo (PTC), diodo di soppressione della tensione transitoria (TVS), tubo di scarico del gas (GDT) e fusibili auto-recuperanti polimerici PTC.
La questione di cosa proteggere, cosa prevenire e come farlo non è così semplice come sembra. Quali tipi di protezione dobbiamo aggiungere all'alimentatore? Come al solito, la risposta è "dipende" dall'alimentatore stesso, dal carico e dal sistema. Da ics (inclusi convertitori e regolatori) a moduli più grandi e persino chassis / dispositivi aperti, molti alimentatori e funzionalità correlate sono inclusi in alcuni di questi, ma potrebbe essere necessario aggiungerne altri.
Qual è la tua protezione dell'alimentazione preferita? Quali tipi di protezione hai aggiunto all'alimentatore, ancora per buon senso ingegneristico o per tentativi ed errori?