Strategia di protezione dell'uscita dell'alimentatore switching
In tutti i progetti di alimentatori a commutazione, la protezione del carico e la protezione dell'alimentatore in caso di guasto del carico sono aspetti molto importanti che devono essere considerati nella progettazione. Nella progettazione di prodotti militari, è spesso richiesta un'attività chiamata analisi della modalità di guasto e degli effetti. In questo lavoro, si presume che ciascuna parte del circuito sia un guasto di circuito aperto e quindi un caso di guasto di cortocircuito. In questo caso, analizzare separatamente in che modo ciascun guasto influisce sul resto del circuito. La previsione e la stima dei guasti in questo modo renderà il progetto dell'alimentatore più affidabile. Questo è anche ciò che il progettista dell'alimentatore deve fare per proteggere il circuito di carico quando si verificano anomalie di ingresso e guasti del circuito di carico dell'alimentatore. Nella strategia di protezione, più circuiti di protezione sono spesso collegati in cascata per garantire che il circuito di protezione stesso possa fornire una protezione ridondante quando si verifica un'anomalia. I fusibili e gli interruttori automatici vengono solitamente utilizzati per fornire questa funzione di backup.
I metodi di protezione utilizzati nei sistemi di alimentazione e trasmissione dell'energia devono considerare attentamente l'utente finale del prodotto e la funzione del prodotto e, a sua volta, il metodo di riparazione del prodotto. Se il prodotto viene regolarmente sottoposto a manutenzione dal personale addetto alla manutenzione del circuito, il circuito a sua volta considera il metodo di manutenzione del prodotto. Se il prodotto viene regolarmente sottoposto a manutenzione da parte del personale addetto alla manutenzione, il circuito deve disporre di un interruttore automatico, un circuito di avvio autoguidato e un circuito di feedback di sovracorrente. Se i requisiti di funzionamento del prodotto non sono rigorosi, queste funzioni non sono necessarie e sono sufficienti solo un fusibile, un circuito di avviamento con spegnimento per sovracorrente o una protezione da sovracorrente o un interruttore automatico rapido. Alcuni metodi di protezione richiedono l'invio del dispositivo alla stazione di manutenzione per l'ispezione prima che possa essere riutilizzato dopo che si è verificata la protezione. Questi metodi di protezione possono essere suddivisi nelle seguenti tre tipologie:
1. Riparare dopo un guasto (fusibile, resistore fusibile, ecc.).
2. Si ripristinerà dopo un guasto (interruttore automatico, collegamento limitatore di corrente, circuito di protezione limitatore di tensione, ecc.).
3. Spegnimento dopo un guasto, ma si riprenderà dopo che il guasto scompare (circuito di avvio del tipo di spegnimento per sovracorrente, ecc.).
Esistono tre tipi fondamentali di protezione da sovracorrente. Il controllo della modalità di corrente, o controller di corrente di picco primario, limita la potenza di uscita in caso di un "lieve" cortocircuito nel circuito, ma può eventualmente portare a una grave condizione di cortocircuito. Quando si verifica un errore di sovracorrente, l'impedenza di carico diventa sempre più piccola, la tensione di uscita diminuisce, ma la corrente di uscita continua ad aumentare, il che può bruciare i circuiti e i dispositivi sulla scheda. Il metodo di riduzione della tensione di uscita può essere combinato con un circuito di tipo di arresto per guasto. Il metodo di limitazione della corrente costante viene realizzato amplificando la tensione sul resistore di rilevamento della corrente e confrontandola con la tensione di riferimento. Quando il valore di protezione corrente viene superato, il carico aumenterà nuovamente e la corrente di uscita verrà limitata. Il circuito di limitazione del feedback di sovracorrente utilizza una piccola parte della tensione di uscita come valore di riferimento del limite superiore del guasto di sovracorrente. Quando la corrente che passa attraverso il resistore di rilevamento corrente supera il valore limite superiore corrente, la tensione di uscita viene ridotta, quindi anche la corrente di uscita viene ridotta, il che può impedire la bruciatura del circuito di carico.
Esistono due metodi di protezione da sovratensione in uscita: metodo obbligatorio e metodo di blocco da sovratensione. Il metodo di forzatura si ottiene mediante il bloccaggio della sovratensione e lo scatto rapido. Il metodo obbligatorio presuppone che in caso di interruzione dell'alimentazione, la corrente di carico non possa essere limitata
Il metodo di blocco della sovratensione viene utilizzato supponendo che l'alimentatore continui a funzionare, ma il circuito di feedback della tensione è aperto o uno dei terminali di uscita è leggermente caricato e la tensione supera il valore massimo nominale. Questi metodi hanno un comparatore o transistor separato per uscita e un divisore resistivo collegato all'uscita. La scelta dello schema di protezione è legata al costo economico e allo spazio di layout. I progettisti possono usare la loro creatività per progettare circuiti di protezione, ma controllano attentamente la situazione in tutte le condizioni operative.
