המעצבים יודעים כי בנוסף לספק מתח DC (או AC) יציב לנוכח שינויים בעומס ובקו, חולפים במערכת וסטיות רעש, ספק כוח חייב להיות מסוגל להגן גם על עצמו מפני תקלות זמניות וקבועות (פנימיות או חיצוניות) ) למניעת נזקי עומס.
ההגנה כוללת היבטים רבים, ומקורות כוח רבים משתמשים בשילוב ביניהם:
הגנה מפני עומס יתר (זרם/קצר), כולל נתיכים קלאסיים (חיבורי נתיכים), מספקת הגנה על אספקת החשמל אם נתיב העומס מתקצר או מתחיל לספוג יותר מדי זרם. מקורות כוח רבים הם" הגבלת עצמי" מכיוון שהם יכולים לספק רק כמות מסוימת של זרם, ולכן אין צורך בנתיכים - אך הם נדרשים במצבים רגולטוריים מסוימים. נתיכים סטנדרטיים הם" נתיכים" (מעגלים פתוחים) כדי לעצור את זרימת הזרם ולכן דורשים החלפה ידנית; במקרים מסוימים זה יכול להוות בעיה, אך במקרים אחרים יתרון. יש גם נתיכים אלקטרוניים, שיכולים לאפס את עצמם באופן אוטומטי.
הגבלת זרם והגנה על החזרה הנוכחית הם הרחבות של הגנת עומס יתר. אם העומס סופג זרם מאספקת החשמל העולה על גבול התכנון, נסיגת הזרם מפחיתה את זרם הפלט והמתח הנלווה לערכים הנמצאים מתחת לגבול ההפעלה הרגיל. במקרים קיצוניים, אם העומס יתקצר, הזרם יוגבל לשבריר קטן מהמקסימום ומתח המוצא ברור יהיה אפס.
איור 1: הכוח עובר מצבים שונים כשהוא עובר מכיבוי למלא והדלק שוב ושוב; במהלך תקופה זו, אם מתח הכניסה של ספק הכוח נמוך מהמינימום הנדרש להפעלה רגילה, ה- UVLO יכול להבטיח כי ספק הכוח מספק פלט מבלי לנסות להפעיל אותו. (אשראי תמונה: טקסס אינסטרומנטס)
הגנת מתח יתר (OVP) - אם תקלה פנימית באספקת החשמל גורמת למתח המוצא שלו לעלות מעל המקסימום שצוין, מעגל ה- OVP קיים כדי להגן על העומס מפני נזקים. כאשר המתח חורג מרמה שנקבעה מראש, ה- OVP יכבה את החשמל או מהדק את הפלט. מעגלים OVP מכונים לעתים קרובות" מוטת מפרח" מעגלים, ככל הנראה מכיוון שהם מתפקדים באותו אופן של הצבת מוטת מתכת בכל קצה של תפוקת חשמל. מעגל מוטה מתוכנן בצורה הטובה ביותר ללא תלות במקור הכוח עצמו.
סוג אחד של מעגל מוטות מתאפס רק כאשר החשמל כבוי. הסוג השני הוא שהוא מתאפס באופן אוטומטי לאחר שגיאת מתח המוצא מתנקה. הסוג האחרון שימושי כאשר המצב הגורם לנסיעת המפלט הוא קצר ולא הפסקת חשמל רצינית. למרות שרוב ספקי הכוח מגיעים כעת עם מוט מוט מובנה, ספקים רבים מציעים מעגל מוטה קטן העומד בפני עצמו וניתן להוסיף אותו לחשמל קיים לפי הצורך.
הגנה מפני עומס תרמי - עומס יתר תרמי יכול להתרחש אם מצב הקירור של ספק הכוח אינו מתוכנן כהלכה או שאינו ניתן לשימוש (למשל עצירות מאוורר, בלוקים של זרימת אוויר). בשלב זה אספקת החשמל עשויה לחרוג מערכו הטמפרטורה המדורג, מה שעלול לקצר את חייו ברצינות ואף לגרום לכשל מיידי. הפתרון פשוט: הגדר מעגל לחישת טמפרטורה בתוך או ליד ספק הכוח. אם ספק הכוח חורג מהמגבלה שנקבעה מראש, אספקת החשמל נכנסת למצב סטטי או כיבוי. חלק ממפסקי ההמסה החמים מחזירים את החשמל באופן אוטומטי אם הטמפרטורה יורדת, אחרים לא.
הגנה על חיבור הפוך - אם העומס מחובר הפוך (תפוקת חשמל חיובית למעקה עומס שלילי ולהיפך), הגנת חיבור הפוכה מונעת זרימת זרם ואפסים את המתח. הגנה זו פופולרית במיוחד ביישומים בהם הסוללה מנותקת ולאחר מכן מחוברת מחדש, כמו למשל במכוניות או ביישומים שבהם הסוללה או המחבר שלה אינם נעולים.
התקני הגנה מעשיים כוללים רהוסטט תחמוצת מתכת (MOV), תרמיסטור מקדם טמפרטורה חיובית (PTC), דיודה לדיכוי מתח חולף (TVS), צינור פריקת גז (GDT) ונתיכי התאוששות עצמית של PTC פולימר.
השאלה על מה להגן, על מה למנוע וכיצד לעשות זאת אינה פשוטה כפי שזה נראה. אילו סוגי הגנה עלינו להוסיף לאספקת החשמל? כרגיל, התשובה היא" תלוי" על אספקת החשמל עצמה, העומס והמערכת. החל ממכשירי IC (כולל ממירים ורגולטורים) ועד מודולים גדולים יותר ואפילו מארז/התקנים פתוחים, חלקם מספקים ספקים רבים ותכונות נלוות, אך ייתכן שיהיה עליך להוסיף אחרים.
מהי הגנת החשמל המועדפת עליך? אילו סוגי הגנה הוספת לאספקת החשמל, שוב מתוך שיקול הנדסי טוב או מתוך ניסוי וטעייה?