Los diseñadores saben que además de proporcionar un voltaje de CC (o CA) estable frente a cambios de carga y línea, transitorios del sistema y desviaciones de ruido, una fuente de alimentación también debe poder protegerse de fallas temporales y permanentes (internas o externas). ) para evitar daños en la carga.
La protección involucra muchos aspectos y muchas fuentes de energía usan una combinación de ellos:
La protección de sobrecarga (sobrecorriente / cortocircuito), incluidos los fusibles clásicos (conexiones de fusibles), brinda protección a la fuente de alimentación si la ruta de carga se cortocircuita o comienza a absorber demasiada corriente. Muchas fuentes de energía son" autolimitadas" porque solo pueden suministrar una cierta cantidad de corriente, por lo que no se requieren fusibles, pero sí en algunas situaciones reglamentarias. Los fusibles estándar son" fusibles" (circuitos abiertos) para detener el flujo de corriente y, por lo tanto, requerir un reemplazo manual; Esto puede ser un problema en algunos casos, pero una ventaja en otros. También hay fusibles electrónicos, que pueden reiniciarse automáticamente.
La limitación de corriente y la protección de retorno de corriente son extensiones de la protección contra sobrecargas. Si la carga absorbe corriente de la fuente de alimentación en exceso del límite de diseño, la retracción de corriente reduce la corriente de salida y el voltaje asociado a valores por debajo del límite de funcionamiento normal. En casos extremos, si la carga entrara en cortocircuito, la corriente se limitaría a una pequeña fracción del máximo y el voltaje de salida obviamente sería cero.
Figura 1: La energía pasa por diferentes modos a medida que pasa de apagado a encendido total y viceversa; Durante este tiempo, si el voltaje de entrada de la fuente de alimentación está por debajo del mínimo requerido para el funcionamiento normal, el UVLO puede garantizar que la fuente de alimentación proporcione salida sin intentar encenderla. (Crédito de la imagen: Texas Instruments)
Protección contra sobretensión (OVP): si una falla interna en la fuente de alimentación hace que su voltaje de salida se eleve por encima del máximo especificado, el circuito OVP está en su lugar para proteger la carga de daños. Cuando el voltaje excede un nivel preestablecido, el OVP apagará la alimentación o bloqueará la salida. Los circuitos OVP a menudo se denominan" palanca" circuitos, presumiblemente porque funcionan de la misma manera que colocar una palanca de metal en cada extremo de una salida de potencia. El circuito de palanca se diseña mejor independientemente de la fuente de alimentación en sí.
Un tipo de circuito de palanca se restablece solo cuando se apaga la alimentación. El otro tipo es que se restablece automáticamente una vez que se elimina la falla de voltaje de salida. El último tipo es útil cuando la situación que provoca el disparo de la palanca es breve en lugar de una falla de energía grave. Aunque la mayoría de las fuentes de alimentación ahora vienen con una palanca incorporada, muchos proveedores ofrecen un pequeño circuito de palanca independiente que se puede agregar a una fuente de alimentación existente según sea necesario.
Protección contra sobrecarga térmica: puede ocurrir una sobrecarga térmica si el modo de enfriamiento de la fuente de alimentación no está diseñado correctamente o no se puede usar (por ejemplo, el ventilador se detiene, el flujo de aire se bloquea). En este momento, la fuente de alimentación puede exceder su valor de temperatura nominal, lo que puede acortar seriamente su vida útil e incluso causar una falla inmediata. La solución es simple: instale un circuito sensor de temperatura dentro o cerca de la fuente de alimentación. Si la fuente de alimentación excede el límite preestablecido, la fuente de alimentación se pone en modo estático o apagado. Algunos disyuntores de fusión en caliente restauran automáticamente la energía si la temperatura desciende, otros no.
Protección de conexión inversa: si la carga está conectada inversamente (salida de potencia positiva al riel de carga negativo y viceversa), la protección de conexión inversa evita el flujo de corriente y pone a cero el voltaje. Esta protección es particularmente popular en aplicaciones donde la batería se desconecta y luego se vuelve a conectar, como en automóviles o aplicaciones donde la batería o su conector no están bloqueados.
Los dispositivos de protección prácticos incluyen reóstato de óxido metálico (MOV), termistor de coeficiente de temperatura positivo (PTC), diodo de supresión de voltaje transitorio (TVS), tubo de descarga de gas (GDT) y fusibles de recuperación automática PTC de polímero.
La cuestión de qué proteger, qué prevenir y cómo hacerlo no es tan simple como parece. ¿Qué tipos de protección necesitamos agregar a la fuente de alimentación? Como de costumbre, la respuesta es" depende" en la fuente de alimentación, la carga y el sistema. Desde ics (incluidos convertidores y reguladores) hasta módulos más grandes e incluso chasis / dispositivos abiertos, en algunos de ellos se incluyen muchas fuentes de alimentación y funciones relacionadas, pero es posible que deba agregar otras.
¿Cuál es su protección de energía preferida? ¿Qué tipos de protección agregó a la fuente de alimentación, nuevamente por buen criterio de ingeniería o por prueba y error?