นักออกแบบทราบดีว่านอกเหนือจากการให้แรงดันไฟฟ้า DC (หรือ AC) ที่เสถียรเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงของโหลดและสาย ระบบชั่วขณะ และความเบี่ยงเบนของสัญญาณรบกวน แหล่งจ่ายไฟจะต้องสามารถป้องกันตัวเองจากความผิดพลาดชั่วคราวและถาวร (ภายในหรือภายนอก) ) เพื่อป้องกันความเสียหายของโหลด
การป้องกันเกี่ยวข้องกับหลายแง่มุม และแหล่งพลังงานจำนวนมากใช้องค์ประกอบเหล่านี้ร่วมกัน:
การป้องกันโอเวอร์โหลด (กระแสไฟเกิน/ไฟฟ้าลัดวงจร) รวมถึงฟิวส์แบบคลาสสิก (การเชื่อมต่อฟิวส์) ช่วยป้องกันแหล่งจ่ายไฟหากเส้นทางโหลดสั้นหรือเริ่มดูดซับกระแสไฟมากเกินไป แหล่งพลังงานจำนวนมากคือ"จำกัดตัวเอง" เนื่องจากสามารถจ่ายกระแสไฟได้เพียงจำนวนหนึ่งเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ฟิวส์ แต่จำเป็นในบางสถานการณ์ด้านกฎระเบียบ ฟิวส์มาตรฐานคือ"ฟิวส์" (วงจรเปิด) เพื่อหยุดการไหลของกระแสดังนั้นจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนด้วยตนเอง นี่อาจเป็นปัญหาได้ในบางกรณี แต่เป็นข้อได้เปรียบในด้านอื่นๆ นอกจากนี้ยังมีฟิวส์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งสามารถรีเซ็ตตัวเองได้โดยอัตโนมัติ
การจำกัดกระแสไฟและการป้องกันการกลับเป็นปัจจุบันเป็นส่วนเสริมของการป้องกันการโอเวอร์โหลด หากโหลดดูดซับกระแสจากแหล่งจ่ายไฟเกินขีดจำกัดการออกแบบ การหดกลับในปัจจุบันจะลดกระแสไฟขาออกและแรงดันไฟที่เกี่ยวข้องให้เป็นค่าที่ต่ำกว่าขีดจำกัดการทำงานปกติ ในกรณีร้ายแรง ถ้าโหลดสั้น กระแสจะถูกจำกัดให้เหลือเพียงเศษเล็กเศษน้อยของค่าสูงสุด และแรงดันไฟเอาท์พุตจะเป็นศูนย์อย่างเห็นได้ชัด
รูปที่ 1: พลังงานต้องผ่านโหมดต่างๆ เมื่อเปลี่ยนจากปิดเป็นเปิดและเปิดใหม่อีกครั้ง ในช่วงเวลานี้ หากแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของแหล่งจ่ายไฟต่ำกว่าค่าต่ำสุดที่จำเป็นสำหรับการทำงานปกติ UVLO สามารถมั่นใจได้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะจ่ายไฟออกโดยไม่ต้องพยายามเปิดเครื่อง (เครดิตรูปภาพ: Texas Instruments)
การป้องกันแรงดันไฟเกิน (OVP) - หากความผิดพลาดภายในของแหล่งจ่ายไฟทำให้แรงดันไฟขาออกสูงกว่าค่าสูงสุดที่กำหนด วงจร OVP จะทำหน้าที่ปกป้องโหลดจากความเสียหาย เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินระดับที่ตั้งไว้ OVP จะปิดเครื่องหรือหนีบเอาท์พุต วงจร OVP มักถูกเรียกว่า"ชะแลง" น่าจะเป็นเพราะมันทำงานในลักษณะเดียวกับการวางชะแลงโลหะที่ปลายแต่ละด้านของเอาต์พุตกำลัง วงจรชะแลงได้รับการออกแบบอย่างดีที่สุดโดยไม่ขึ้นกับแหล่งพลังงาน
วงจรชะแลงประเภทหนึ่งจะถูกรีเซ็ตเมื่อปิดเครื่องเท่านั้น อีกประเภทหนึ่งคือจะรีเซ็ตโดยอัตโนมัติเมื่อข้อผิดพลาดของแรงดันไฟขาออกถูกล้าง ประเภทหลังมีประโยชน์เมื่อสถานการณ์ที่ทำให้ชะแลงชะงักงันในช่วงเวลาสั้นๆ แทนที่จะเกิดไฟฟ้าขัดข้องร้ายแรง แม้ว่าอุปกรณ์จ่ายไฟส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับชะแลงในตัว แต่ซัพพลายเออร์หลายรายก็มีวงจรชะแลงแบบสแตนด์อโลนขนาดเล็กที่สามารถเพิ่มลงในแหล่งจ่ายไฟที่มีอยู่ได้ตามต้องการ
การป้องกันการโอเวอร์โหลดด้วยความร้อน - การโอเวอร์โหลดด้วยความร้อนอาจเกิดขึ้นได้หากโหมดการทำความเย็นของแหล่งจ่ายไฟไม่ได้ออกแบบมาอย่างเหมาะสมหรือไม่สามารถใช้งานได้ (เช่น พัดลมหยุด บล็อกกระแสลม) ในเวลานี้ แหล่งจ่ายไฟอาจเกินค่าอุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างมาก และอาจทำให้เกิดความล้มเหลวในทันที วิธีแก้ปัญหานั้นง่ายมาก: ตั้งค่าวงจรตรวจจับอุณหภูมิภายในหรือใกล้กับแหล่งจ่ายไฟ หากแหล่งจ่ายไฟเกินขีดจำกัดที่กำหนดไว้ แหล่งจ่ายไฟจะเข้าสู่โหมดสถิตหรือโหมดปิดเครื่อง เซอร์กิตเบรกเกอร์แบบร้อนละลายบางตัวจะคืนค่าพลังงานโดยอัตโนมัติหากอุณหภูมิลดลง
การป้องกันการเชื่อมต่อย้อนกลับ - หากโหลดเชื่อมต่อแบบผกผัน (เอาต์พุตกำลังบวกไปยังรางโหลดเชิงลบและในทางกลับกัน) การป้องกันการเชื่อมต่อแบบย้อนกลับจะป้องกันการไหลของกระแสไฟและทำให้แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ การป้องกันนี้เป็นที่นิยมโดยเฉพาะในแอพพลิเคชั่นที่ถอดแบตเตอรี่ออกแล้วเชื่อมต่อใหม่ เช่น ในรถยนต์หรือแอพพลิเคชั่นที่แบตเตอรี่หรือขั้วต่อไม่ได้ล็อค
อุปกรณ์ป้องกันที่ใช้งานได้จริง ได้แก่ รีโอสแตตโลหะออกไซด์ (MOV) เทอร์มิสเตอร์ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก (PTC) ไดโอดลดแรงดันไฟชั่วคราว (TVS) ท่อปล่อยก๊าซ (GDT) และฟิวส์โพลีเมอร์ PTC ที่กู้คืนตัวเองได้
คำถามว่าจะปกป้องอะไร ป้องกันอะไร และทำอย่างไร มันไม่ง่ายอย่างที่คิด เราจำเป็นต้องเพิ่มการป้องกันประเภทใดในแหล่งจ่ายไฟ ตามปกติ คำตอบคือ"ขึ้นอยู่กับ" บนตัวจ่ายไฟเอง โหลด และระบบ ตั้งแต่ ics (รวมถึงคอนเวอร์เตอร์และเร็กกูเลเตอร์) ไปจนถึงโมดูลขนาดใหญ่ขึ้น และแม้กระทั่งแชสซี/อุปกรณ์เปิด พาวเวอร์ซัพพลายและคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากมายรวมอยู่ในอุปกรณ์บางส่วนแล้ว แต่คุณอาจต้องเพิ่มอุปกรณ์อื่นๆ
การป้องกันไฟที่คุณต้องการคืออะไร? คุณเพิ่มการป้องกันประเภทใดให้กับแหล่งจ่ายไฟ อีกครั้งด้วยวิจารณญาณทางวิศวกรรมที่ดี หรือจากการลองผิดลองถูก