Las características de supresión de los componentes individuales a menudo no cubren todos nuestros requisitos de protección contra sobretensiones. Por lo tanto, varios elementos deben ser paralelizados para obtener las características generales deseadas. Como se muestra en la sección anterior, los varistores o los diodos de supresión son adecuados para OVP en muchas aplicaciones de CC/CC, pero ambos pueden ser necesarios para proteger adecuadamente la entrada de un convertidor de CC/CC. Un MOV no solo tiene una mayor capacidad de carga de corriente, sino también un voltaje de sujeción más alto.
Las características de supresión de los componentes individuales a menudo no cubren todos nuestros requisitos de protección contra sobretensiones. Por lo tanto, varios elementos deben ser paralelizados para obtener las características generales deseadas. Como se muestra en la sección anterior, los varistores o los diodos de supresión son adecuados para OVP en muchas aplicaciones de CC/CC, pero ambos pueden ser necesarios para proteger adecuadamente la entrada de un convertidor de CC/CC. Un MOV no solo tiene una mayor capacidad de carga de corriente, sino también un voltaje de sujeción más alto.
Los diodos TVS, por otro lado, tienen tiempos de conmutación muy rápidos (en nanosegundos), lo que permite un VBR bajo, pero también tienen clasificaciones de potencia limitadas. Se aplica una regla general: cuanto más rápido reacciona un elemento protector, menos energía puede manejar. Para OVP completo, esto significa que los mecanismos de protección deben estar en orden para que el elemento pueda manejar la corriente máxima. La Figura 1 muestra un arreglo típico.
La figura 1 muestra una red OVP compuesta por varias etapas. Un fusible en serie protege contra un cortocircuito si el MOV se sobrecalienta y falla. De lo contrario, el MOV absorberá la mayor parte de la energía del sobrevoltaje de entrada. Durante el tiempo que tarda el MOV en reaccionar, el voltaje de entrada está sujeto por el elemento TVS y la corriente está limitada por la impedancia en serie ZS. Finalmente, el capacitor de entrada ayuda a absorber cualquier energía de pulso restante.
Si el pico de entrada es particularmente fuerte, los elementos TVS se pueden conectar en paralelo para compartir la corriente. Los MOV en paralelo duplican la posibilidad de fallas catastróficas y no se recomiendan. Se recomienda elegir una sola pieza con una clasificación Joule alta.
estándar OVP
El rendimiento del elemento OVP descrito en la hoja de datos es teórico, y el funcionamiento real del circuito de protección depende de la robustez y construcción de los componentes del convertidor CC/CC. Solo de naturaleza teórica. circuito completo. Incluso las inductancias e impedancias parásitas de PCB pequeñas pueden afectar drásticamente los resultados. Por lo tanto, se necesitan pruebas prácticas para confirmar la operación en circuito del OVP y para confirmar su desempeño.
Debido a que no es práctico esperar transitorios de sobrevoltaje aleatorios o picos que puedan ocurrir, muchos estándares de prueba se definen a nivel nacional e internacional. Por ejemplo, la norma internacional IEC 61000-4-5 define una “sobretensión” como un transitorio de tensión con un tiempo de subida de 1,2 μs que decae hasta el 50 % de su valor máximo en 50 μs. Impedancia de fuente de Ω (entrada a entrada) o impedancia de fuente de 12 Ω (entrada a tierra). La tensión de pico de este pulso de 1,2/50 μs se puede seleccionar entre 0,5 kV y 4 kV según la clase de instalación del producto. Si bien es posible hacer su propio probador de sobretensiones (el estándar brinda instrucciones), es una buena idea comprar un equipo de prueba calibrado con un rendimiento conocido.
OVP por corte
La elección del protocolo de prueba depende en gran medida de la aplicación del usuario final y existen otros estándares de prueba OVP específicos de la aplicación. Por ejemplo, la norma ferroviaria EN50155 requiere inmunidad contra sobretensiones del 140 % del voltaje de entrada nominal durante 1 segundo. Estos picos de voltaje de larga duración no se pueden sujetar fácilmente sin consumir energía excesiva. Una solución es desconectar la entrada durante las sobretensiones para proteger el convertidor CC/CC. Hay circuitos integrados de controlador personalizados disponibles para esta tarea que incorporan circuitos de detección de sobrevoltaje y controladores de compuerta FET que pueden desconectar el voltaje de suministro en menos de 1us.
El método de desconexión OVP no solo es útil para la protección contra sobretensiones a largo plazo. También es uno de los únicos circuitos de protección confiables para voltajes de entrada muy bajos. Por ejemplo, un voltaje de entrada del convertidor CC/CC de 1,2 V no se puede proteger fácilmente con elementos OVP convencionales. Esto se debe a que el coeficiente de temperatura es una gran fuente de error. Muy útil
Por supuesto, la desventaja de desconectar OVP es que el convertidor CC/CC se apagará durante un evento de sobretensión. Para tiempos de desconexión cortos, el voltaje de entrada a CC/CC se puede mantener agregando un capacitor grande a través de la entrada, pero para tiempos de desconexión prolongados, es posible que se requiera una batería de respaldo o un sistema de supercapacitores. La siguiente sección describe esta solución.
Roberts, Steve. Libro del conocimiento de DC/DC. Capítulo 4.5.3 – 4.5.5
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