No entanto, é importante compreender como funciona a proteção contra picos de tensão de uma fonte de alimentação para tirar o máximo partido dela.
O que causa os picos de energia?
A própria fonte de alimentação pode provocar picos de tensão. Uma falha na fonte de alimentação pode resultar numa alta tensão inesperada e descontrolada no dispositivo em teste. É também possível que o pico de tensão não se deva a uma falha na fonte de alimentação, mas sim a um erro do utilizador ao programar uma fonte de alimentação com uma capacidade superior à que o dispositivo em teste pode suportar.
A sobretensão pode também ter origem externa à fonte de alimentação. O dispositivo em teste pode sofrer uma sobretensão devido a um curto-circuito nos fios dentro de um conector ou chicote de cabos, provocando um pico de tensão. Uma matriz de comutação pode também apresentar defeitos ou estar programada incorretamente, transmitindo uma tensão elevada para o dispositivo em teste. Nestes casos, a solução reside no circuito de proteção contra picos de tensão da fonte de alimentação. Se o detetor registar uma tensão que exceda o limite definido para a proteção contra surtos, a proteção é ativada e a fonte de alimentação tenta eliminar a sobretensão do dispositivo em teste.
Como funciona a proteção contra picos de tensão?
Os circuitos de proteção contra picos de tensão podem ser fixos ou monitorizados, locais ou remotos.
A proteção contra picos de tensão fixa permite definir um limite de tensão específico, seja manualmente ou remotamente. Este é um valor fixo; assim, quando a tensão de saída da fonte de alimentação o excede, o circuito de proteção é ativado e a fonte tenta reduzir a sobretensão na saída. Mesmo que o utilizador altere a tensão de saída da fonte, o limite de proteção contra picos de tensão permanece o mesmo.
Uma funcionalidade de proteção contra picos com seguimento permite definir um valor limite que varia de acordo com a tensão de saída. Por exemplo, pode configurar a proteção contra picos com seguimento para 0,5 V ou 10% acima da tensão de saída programada. Desta forma, a proteção estará sempre acima da tensão e monitorizará a configuração de saída. Embora isto pareça ideal à primeira vista, existe um problema: se programar um valor incorreto para a fonte de alimentação, a proteção contra picos de tensão também será programada incorretamente. Se pretendia programar 2,5 V, mas acidentalmente programou 25 V, a proteção contra picos será definida para 25 V acima da tensão, não protegendo a fonte de alimentação do surto que introduziu.
O sistema de proteção contra surtos locais monitoriza as condições de sobretensão nos terminais de saída da fonte de alimentação. O sistema de proteção remota monitoriza a sobretensão no ponto de deteção remota da fonte de alimentação. (Para mais informações sobre deteção remota, consulte este artigo: http://electronicdesign.com/test-amp-measurement/remote-sensing-improves-voltage-sourcing-high-current).
Disparos erróneos e sobretensões reais não detetados
Ter proteção contra picos é desejável, mas se houver a possibilidade de disparos falsos, isso pode ser um problema. Por outro lado, se a proteção contra picos de tensão não detetar uma sobretensão real, poderá surgir uma situação perigosa. Vamos examinar como se comporta cada dispositivo de proteção contra picos de tensão em termos de disparos falsos e sobretensões não detetadas.
Proteção contra picos local fixa (Figura 1): Este é o tipo de proteção mais comum. Imagine que os cabos provenientes do dispositivo em teste são longos, resultando numa queda de tensão significativa ao longo dos mesmos. Se desejarmos 5 V no dispositivo em teste, mas houver uma queda de 1 V nos cabos, a fonte de alimentação terá de produzir 6 V para fornecer 5 V ao dispositivo. Como definimos, então, o limite de proteção contra os picos de tensão? Se definirmos a proteção para 5,5 V, esta poderá ser ativada erradamente, uma vez que a proteção local detetará 6 V quando o dispositivo em teste estiver a apresentar apenas 5 V. A solução, neste caso, seria definir a proteção contra picos de tensão a um nível mais elevado para evitar disparos falsos, embora a proteção seja menos eficaz. Outra solução seria detetar o surto remotamente no dispositivo em teste (por exemplo, com um ponto de deteção remoto) em vez de o detetar localmente na saída da fonte de alimentação.
'
Proteção contra sobretensão por seguimento local (Figura 2): Imagine-se que temos um condensador de grande capacidade no dispositivo em teste e definimos a proteção contra sobretensão por seguimento local para 0,5 V acima da tensão programada. Fornecemos 5 V ao dispositivo em teste, pelo que a proteção contra sobretensão por seguimento local está configurada para 5,5 V. Agora, queremos reprogramar a alimentação para 1 V, pelo que configuramos a fonte para 1 V e a proteção contra sobretensão por seguimento local para 1,5 V. No entanto, o condensador no dispositivo em teste ainda apresenta 5 V, uma vez que a tensão do condensador demora algum tempo a cair, mesmo que o circuito de proteção contra sobretensão ainda esteja a detetar mais de 1,5 V e esteja a disparar erradamente devido à sobretensão momentânea (e esperada). A solução neste caso seria introduzir algum tipo de atraso para permitir que o condensador descarregasse, mas este atraso deixaria o dispositivo desprotegido durante algum tempo.
Proteção contra surtos com monitorização remota (Figura 3): Já vimos que a proteção com monitorização (com retardamento) lida com as variações de tensão durante os testes e, por ser remota, protege contra perdas nos cabos. Assim, parece que a proteção com monitorização remota (com retardamento) teria todas as vantagens, mas para proteger o dispositivo em teste, dependemos do correto funcionamento das linhas de deteção. Isto é uma boa ideia?
As linhas de deteção remota podem ser quebradas, uma ocorrência bastante comum nos sistemas de teste. Sem os fios de sensorização, a tensão de saída de uma fonte de alimentação aumenta normalmente (e não há resposta através das linhas de sensorização, uma vez que são interrompidas). Este aumento de tensão provoca uma condição de sobretensão. No entanto, como as linhas de sensorização são quebradas e o circuito de proteção não deteta a sobretensão, o dispositivo em teste não desarma. Embora a proteção contra surtos por seguimento remoto pareça ser a solução para disparos falsos, pode falhar a deteção de uma sobretensão real se as linhas de deteção remota forem quebradas.
Resumo
Ao proteger um dispositivo em teste, é necessário encontrar um equilíbrio entre o nível máximo de proteção e a possibilidade de disparos falsos do circuito de proteção contra picos de tensão. Compreender como funciona a proteção contra surtos e quando pode causar um disparo falso ou falhar a deteção de um surto, permitir-nos-á determinar o método apropriado para proteger o dispositivo em teste, com base nas características do ambiente de teste.
