Agilent Protection des alimentations contre les surtensions Note d

Agilent
Protectiondesalimentationscontre les surtensions
Note d’application
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Introduction
La fonction de protection contre les
surtensions (OVP) est un élément
desécurité important pour les alimen-
tations, car elle permet de protéger le
dispositif sous test (DUT) contre une
tension supérieure à celle pour laquelle
il a été conçu. L’OVP est utile pour
toutes sortes d’applications, que ce
soit en fabrication électronique ou sur
le marché de l’enseignement.
La protection contre les surtensions
est également disponible en cas
d’utilisation en courant constant.
Lescircuits de croisement automatique
tension constante/courant constant
(CV/CC) et tension constante/limite
decourant (CV/CL) correspondent
parfaitement à ces usages, car vous
pouvez alors sélectionner un niveau
detension ou de courant maximum
quine mette pas en danger votre
dispositif de charge spécifique.
La nouvelle alimentation Agilent
sérieU8000, exempte de court-circuit,
peutfonctionner indéfiniment dans
toutes les conditions de surcharge
decourant, sans risque de dommage
interne. Elle fait appel à un circuit
deprotection contre les surtensions,
ou crowbar, qui est connecté aux
bornes de sortie. Il permet d’obtenir
ainsi une protection contre toutes
lesconditions de surtension en sortie,
susceptibles de résulter d’une erreur
de l’opérateur ou d’une panne interne
àl’alimentation ou à la charge.
Cette note d’application explique
l’architecture du système OVP et
endécrit les applications. Elle indique
les facteurs à examiner lorsque vous
utilisez cette fonction.
Circuit de protection contre les surtensions
Une erreur de l’opérateur ou la panne d’un composant dans la boucle de régulation
peut entraîner dans la tension de sortie d’une alimentation un accroissement plusieurs
fois supérieur à sa valeur prédéfinie. Le circuit crowbar a donc pour fonction de protéger
la charge contre cette éventualité et d’empêcher que la tension d’alimentation dans
lacharge dépasse une limite prédéfinie. C’est une fonction inestimable, à cause
del’extrême sensibilité à la tension des semi-conducteurs actuels.
Les composants de base formant la plupart des circuits crowbar sont un élément
dedétection de la tension de sortie, un thyristor (redresseur commandé au silicium–
SCR) qui mettra la sortie en court-circuit ainsi qu’un circuit qui déclenchera à coup
sûr le SCR dans une période de temps suffisamment brève pour éviter que la charge
ne soit endommagée.
Le circuit de détection peut être un simple pont ou un réseau diviseur de tension
qui compare la tension de sortie à la tension de référence interne du crowbar.
Lemeilleur circuit de déclenchement est celui qui active le SCR au plus vite.
Pource faire, il convient d’utiliser un circuit dont les impulsions ont un temps
demontée rapide tel qu’un oscillateur bloqué ou une bascule de Schmitt.
Figure 1. Circuit crowbar pour la protection générale contre les surtensions
La Figure 1 montre le circuit crowbar pour la protection générale contre les
surtensions. Le circuit compare la tension de sortie à une tension de référence +V.
Le potentiomètre de surtension ajuste la tension de référence sur l’amplificateur
ducomparateur et règle le niveau de tension auquel le crowbar sera activé.
Normalement, la commande de surtension est située sur le panneau avant et elle
peut être réglée à un niveau allant d’environ 20% à 120% de la tension de sortie
nominale maximum de l’alimentation. Lorsque la tension de sortie est supérieure
auniveau de référence, l’amplificateur du comparateur déclenche l’oscillateur bloqué
qui envoie alors des impulsions de déclenchement au SCR. Lorsque ce dernier se
déclenche, il introduit une très faible impédance dans la sortie, ramenant à la tension
à un niveau proche de zéro.
Régulateur série Rm
DC NON
REG.
CR1
+ V
Référence
Surtension
Amplificateur
comparateur
Oscillateur
bloqué
Désactivation
prérégulateur
CR2
+ V
SCR
Surtension
Déclenchement
d’impulsions
Déclenchement
d’impulsions
auxiliaires
Circuit de protection
(crowbar)

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Les circuits de protection crowbar
offrent plusieurs fonctions
intéressantes:
• Un indicateur de surtension
apparaît lorsque le SCR se
déclenche; cet indicateur conduit
un courant de maintien qui
empêche les oscillations du SCR.
• Le circuit de protection crée pour
le courant un trajet supplémen-
taire pendant le fonctionnement
normal de l’alimentation,
cequiapour effet de modifier
lecourant qui passe par
larésistance desurveillance
ducourant. Ladiode maintient
cecourant supplémentaire
àunniveau fixe permettant
lacompensation dans le circuit
comparateur à courant constant.
• Dans les alimentations depré-
régulation, le crowbar désactive
lecircuit prérégulateur lorsque
leSCR se déclenche, ce qui
réduitla chute de tension dans
lerégulateur en série et le courant
traversant le SCR.
• Une bobine auxiliaire est intégrée
au transformateur de l’oscillateur
bloqué, ce qui permet de connecter
un circuit crowbar supplémentaire,
autorisant un fonctionnement
entandem qui autorise le déclen-
chement simultané de tous les
crowbars d’un système.
Application OVP
Connexion de l’alimentation en série
L’une des applications OVP concerne le branchement en série d’alimentations afin
d’obtenir une sortie de tension plus élevée. Réglez la tension de protection OVP
dechaque unité de façon à ce qu’elle s’arrête à un niveau de tension supérieur
àsatension de sortie quand elle est utilisée en auto-poursuite. Quand l’unité maître
s’arrête, elle programme une sortie nulle sur les unités esclaves. Lorsqu’une unité
esclave s’arrête, elle n’arrête qu’elle-même et l’unité maître continue de délivrer
latension de sortie.
Charge de la batterie
Certaines alimentations comportent un circuit de protection contre les surtensions
qui mettra en court-circuit la sortie de l’alimentation en cas d’apparition d’une
condition de surtension. Le circuit OVP est typiquement un SCR à crowbar dont
lefonctionnement est indépendant du circuit de régulation de l’alimentation.
Lorsque vous chargez une batterie à partir d’une alimentation, vous pouvez le faire
à un niveau de tension supérieur à la limite OVP. Sitôt que la limite OVP sera
franchie, le SCR mettra la sortie en court-circuit et dissipera en continu tout courant
élevé provenant de la source et susceptible d’endommager l’alimentation. Pour éviter
d’endommager l’alimentation, connectez une diode en série avec l’alimentation afin
d’éviter que le courant ne s’écoule hors de l’alimentation.
Faux arrêts
La tension au niveau de la borne de sortie peut augmenter de façon accidentelle
etpour différentes raisons, par exemple suite à une action sur le panneau avant
ouà cause d’un changement dans la charge. De faux arrêts OVP peuvent se
produire si la tension d’arrêt OVP a été réglée à un niveau trop proche de la tension
de fonctionnement de l’alimentation. Il faut donc régler cette tension d’arrêt à 4%,
ou au moins à +2,0 V, au-dessus de la tension de sortie souhaitée pour éviter
lesfaux arrêts résultant de transitoires induits par la charge.
De faux arrêts OVP se produisent communément lorsque la limite OVP est réglée
àun niveau trop proche de la tension de sortie en cas d’utilisation de la détection
àdistance, car celle-ci augmente la tension aux bornes de sortie pour compenser
lachute de tension dans le câble raccordant l’alimentation au DUT. Si le câble est
plus long, cela peut entraîner des chutes de tension significatives car le résistance
sera faible. Une autre cause de faux arrêts OVP peut être une forte décharge
électrostatique (ESD) appliquée à l’alimentation, susceptible de déclencher la limite
OVP et de mettre la sortie en court-circuit pour protéger les charges de sortie
ducourant ESD dangereux.
Conclusion
La protection contre les surtensions est une fonction importante pour les
alimentations. Elle permet de protéger votre DUT contre une tension supérieure
àcelle pour laquelle il a été conçu.
Si vous connaissez l’architecture du circuit de protection contre les surtensions
d’une alimentation, vous pouvez facilement appliquer cette fonction
àdenombreuses applications.

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