Che cos’è la protezione da sovratensione?

La protezione da sovratensione è una caratteristica dell’alimentazione che spegne l’alimentazione, o blocca l’uscita, quando la tensione supera un livello preimpostato.

La maggior parte degli alimentatori usa un circuito di protezione da sovratensione per prevenire danni ai componenti elettronici. L’impatto di una condizione di sovratensione varia da un circuito all’altro e va dal danneggiare i componenti al degradare i componenti e causare malfunzionamenti del circuito o incendi.

Una condizione di sovratensione può verificarsi nell’alimentazione a causa di guasti all’interno dell’alimentazione, o da cause esterne come quelle nelle linee di distribuzione.

La grandezza e la durata della sovratensione sono alcune delle considerazioni principali nella progettazione di una protezione efficace. La protezione comporta l’impostazione di una tensione di soglia oltre la quale il circuito di controllo interrompe l’alimentazione o devia la tensione in eccesso ad altre parti del circuito come il condensatore.

Caratteristiche ideali di un circuito di protezione da sovratensione

  1. Evitare che la tensione in eccesso sia applicata ai componenti.
  2. Il circuito di protezione non deve interferire con il normale funzionamento del sistema o del circuito. Il circuito di protezione non dovrebbe caricare l’alimentazione e causare le relative cadute di tensione.
  3. Il circuito di protezione dovrebbe essere in grado di distinguere tra fluttuazioni di tensione normali e sovratensioni dannose.
  4. Essere abbastanza veloce da rispondere agli eventi transitori che possono danneggiare l’alimentazione e i componenti a valle.
  5. Il metodo OVP non dovrebbe avere falsi viaggi o condizioni di sovratensione reali non rilevate. Questo può essere un fastidio nel caso di falsi scatti e anche pericoloso se non è in grado di vedere le reali condizioni di sovratensione.

Il circuito di protezione da sovratensione può essere costruito utilizzando componenti discreti, circuiti integrati, dispositivi meccanici come i relè, ecc. Questi possono essere collegati internamente o esternamente a seconda dei circuiti coinvolti.

Ci sono vari disegni di circuiti di protezione, ognuno con i suoi meriti, modalità di funzionamento, sensibilità, capacità e affidabilità. La protezione può bloccare la tensione in eccesso o spegnere completamente l’alimentazione.

Un circuito di protezione da sovratensione a piede di porco

Un circuito a piede di porco fornisce uno dei metodi di protezione da sovratensione più semplici, economici ed efficaci. Di solito è collegato tra l’uscita regolata e il circuito o il carico protetto. Il transistor di regolazione in serie controlla la corrente e la tensione di uscita mentre il piede di porco consiste nel proteggere il carico quando la tensione supera un valore preimpostato. Un circuito di base è composto da:

  • Raddrizzatore controllato al silicio (SCR)
  • Diodo Zener
  • Resistenza
  • Capacitore

Cos'è la protezione da sovratensione

Circuito crowbar di protezione da sovratensione

Durante il normale funzionamento, il diodo zener è invertito e non conduce, tutta la corrente attraverso il transistor serie appare all’uscita. Una volta che la tensione sale e supera la tensione di rottura dello zener, il diodo si rompe e comincia a condurre. La corrente sviluppa una tensione attraverso il resistore che innesca l’SCR. Questo pone un corto circuito attraverso l’uscita e tutta la corrente è affondata nel terreno. Questo provoca l’apertura del fusibile e toglie la tensione al transistor in serie e al circuito protetto.

Il diodo zener selezionato deve essere leggermente superiore alla tensione di uscita. Il condensatore impedisce l’innesco dell’SCR da brevi picchi.

Il circuito semplice è ampiamente utilizzato per la sua efficacia; tuttavia ha alcune limitazioni, come il diodo Zener che non è regolabile mentre la tolleranza migliore per il diodo è del 5%.

La tensione di innesco dell’SCR deve anche essere progettata per essere molto al di sopra della tensione di uscita dell’alimentatore per impedire l’innesco errato da brevi picchi come quelli generati quando si alimentano i circuiti RF.

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