Projektanci wiedzą, że oprócz zapewnienia stabilnego napięcia DC (lub AC) w obliczu zmian obciążenia i linii, stanów nieustalonych w systemie i odchyleń szumów, zasilacz musi również być w stanie chronić się przed tymczasowymi i trwałymi usterkami (wewnętrznymi lub zewnętrznymi). ), aby zapobiec uszkodzeniu ładunku.
Ochrona obejmuje wiele aspektów, a wiele źródeł zasilania wykorzystuje ich kombinację:
Zabezpieczenie przed przeciążeniem (przetężeniem/zwarciem), w tym klasyczne bezpieczniki (połączenia bezpiecznikowe), zapewnia ochronę zasilacza w przypadku zwarcia lub pochłonięcia zbyt dużej ilości prądu przez ścieżkę obciążenia. Wiele źródeł zasilania to"samoograniczające się" ponieważ mogą dostarczać tylko określoną ilość prądu, więc bezpieczniki nie są wymagane - ale są wymagane w niektórych sytuacjach prawnych. Standardowe bezpieczniki to"bezpieczniki" (otwarte obwody), aby zatrzymać przepływ prądu i dlatego wymagają ręcznej wymiany; W niektórych przypadkach może to stanowić problem, ale w innych jest zaletą. Istnieją również bezpieczniki elektroniczne, które mogą się samoczynnie resetować.
Ograniczenie prądu i ochrona powrotu prądu są rozszerzeniem ochrony przed przeciążeniem. Jeśli obciążenie absorbuje prąd z zasilacza przekraczający limit projektowy, cofanie prądu zmniejsza prąd wyjściowy i związane z nim napięcie do wartości poniżej normalnego limitu roboczego. W skrajnych przypadkach, gdyby obciążenie zostało zwarte, prąd byłby ograniczony do niewielkiej części maksimum, a napięcie wyjściowe byłoby oczywiście zerowe.
Rysunek 1: Moc przechodzi przez różne tryby, gdy przechodzi od wyłączenia do pełnego włączenia i z powrotem; W tym czasie, jeśli napięcie wejściowe zasilacza jest poniżej minimum wymaganego do normalnej pracy, UVLO może zapewnić, że zasilacz zapewni wyjście bez próby jego włączenia. (Źródło zdjęcia: Texas Instruments)
Zabezpieczenie przed przepięciem (OVP) — jeśli wewnętrzna awaria zasilacza powoduje wzrost napięcia wyjściowego powyżej określonej wartości maksymalnej, obwód OVP jest na swoim miejscu, aby chronić obciążenie przed uszkodzeniem. Gdy napięcie przekroczy zadany poziom, OVP wyłączy zasilanie lub ograniczy wyjście. Obwody OVP są często określane jako" łom" obwody, prawdopodobnie dlatego, że działają w taki sam sposób, jak umieszczenie metalowego łomu na każdym końcu wyjścia mocy. Obwód łomu najlepiej zaprojektować niezależnie od samego źródła zasilania.
Jeden typ obwodu łomu jest resetowany tylko po wyłączeniu zasilania. Drugi typ polega na tym, że resetuje się automatycznie po usunięciu błędu napięcia wyjściowego. Ten ostatni typ jest przydatny, gdy sytuacja powodująca wyzwolenie łomu jest krótka, a nie poważna awaria zasilania. Chociaż większość zasilaczy ma teraz wbudowany łom, wielu dostawców oferuje mały samodzielny obwód łomu, który można w razie potrzeby dodać do istniejącego zasilacza.
Zabezpieczenie przed przeciążeniem termicznym - Przeciążenie termiczne może wystąpić, jeśli tryb chłodzenia zasilacza nie jest odpowiednio zaprojektowany lub nie może być używany (np. zatrzymanie wentylatora, blokady przepływu powietrza). W tym czasie zasilacz może przekroczyć znamionową wartość temperatury, co może poważnie skrócić jego żywotność, a nawet spowodować natychmiastową awarię. Rozwiązanie jest proste: skonfiguruj obwód wykrywający temperaturę wewnątrz lub w pobliżu zasilacza. Jeśli zasilacz przekroczy ustawiony limit, zasilacz zostanie przełączony w tryb statyczny lub wyłączony. Niektóre wyłączniki termotopliwe automatycznie przywracają zasilanie, gdy temperatura spada, inne nie.
Zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem - Jeżeli obciążenie jest podłączone odwrotnie (dodatnie moc wyjściowa do ujemnej szyny obciążenia i odwrotnie), zabezpieczenie przed odwrotnym podłączeniem zapobiega przepływowi prądu i zeruje napięcie. Ochrona ta jest szczególnie popularna w zastosowaniach, w których akumulator jest odłączany, a następnie ponownie podłączany, takich jak samochody lub aplikacje, w których akumulator lub jego złącze nie są zablokowane.
Praktyczne urządzenia ochronne obejmują reostat z tlenku metalu (MOV), termistor o dodatnim współczynniku temperaturowym (PTC), diodę TVS, rurkę wyładowczą (GDT) i polimerowe bezpieczniki samoregenerujące PTC.
Pytanie, co chronić, czemu zapobiegać i jak to zrobić, nie jest tak proste, jak się wydaje. Jakie rodzaje ochrony musimy dodać do zasilacza? Jak zwykle odpowiedź brzmi:"zależy" na samym zasilaczu, obciążeniu i systemie. Od układów scalonych (w tym konwerterów i regulatorów) po większe moduły, a nawet obudowy/otwarte urządzenia, niektóre z nich zawierają wiele zasilaczy i powiązanych funkcji, ale może być konieczne dodanie innych.
Jaka jest twoja preferowana ochrona zasilania? Jakie rodzaje ochrony dodałeś do zasilacza, znowu z dobrej oceny inżynierskiej lub z prób i błędów?