FSP AURUM PT Series / PT-1200FM 1200W: analisi Pt.3 - protezioni

Un alimentatore, per essere di ottima qualità, deve possedere un elevato numero di protezioni; analizziamo quali sono quelle principali e quali, tra queste, sono state utilizzate per questo modello.

Meccanismi di protezione e PCB

Generalmente queste sono le protezioni più diffuse ed a destra ne riportiamo, o meno la presenza:

• OCP, si
• OPP, si
• OTP, si
• OVP, si
• SCP, si
• UVP, si
• SIP, non specificata
• NLO, non specificata
• BOP, non specificata

Molti di voi però si staranno chiedendo cosa significano queste sigle, scopriamolo insieme:

“OCP”- L’Over Current Protection è un meccanismo che impedisce l’arrivo di una corrente eccessiva sulla singola linea di alimentazione. Questo sistema porta a far si che non ci siano sovraccarichi dell’alimentatore, che potrebbero causare danni anche alla rete elettrica. Questa protezione è richiesta dallo standard di produzione ATX12V. E’ una protezione molto importante, che possiamo trovare d’altronde persino nei contatori delle nostre abitazioni; basa il proprio funzionamento su uno strumento chiamato “Circuit Breaker”, che è la moderna evoluzione dei fusibili, su piccola e larga scala. I padri ispiratori sono stati Joseph Henry ed un certo sconosciuto ‘’Michael Faraday’’ (uno dei pionieri nel campo dell’elettrochimica e dell’elettromagnetismo), anche se poi venne brevettato per la prima volta da Thomas Edison nel 1879 ( anche se poi lui stesso, commercialmente, utilizzò il sistema dei fusibili ); i moderni sistemi invece traggono origine dal progetto dell’ingegnere tedesco Hugo Stotz. Il “National Electrical Safety Code®” riporta la seguente dicitura: “any current in excess of the rated current of equipment or the ampacity of a conductor. It may result from overload, short circuit, or ground fault (Article 100-definitions)”.

“OPP” – Chiamata comunemente Overload Protection oppure Over Power Protection, si intende il meccanismo di protezione contro il sovraccarico dell'alimentatore (senza il limite per le singole rail). In sostanza spegne l’alimentatore qualora la tensione dovesse andare fuori specifica per un tempo superiore ad 80ms, grazie ad un circuit breaker (o peggio un fusibile) che agisce in base alla tipologia di OPP utilizzata ovvero istantanea oppure a tempo (TOC). E’ definita quindi come un carico di corrente che eccede un dato ammontare a causa di un evento inatteso, appunto quindi il sovraccarico. In una buona parte dei casi l’alimentatore dovrebbe, e si usa il condizionale, attivare questa protezione qualora fosse necessario, ma dato che in linea teorica potrebbe essere attivata anche solo tramite la semplice transizione tra stato attivo e stato di riposto, viene attivata solo dopo un certo lasso di tempo, per discerne tra situazioni transienti oppure derivanti da un sovraccarico propriamente detto.

“OTP” – La protezione da sovra-temperatura ovviamente agisce contro il riscaldamento dell’unità, ed è una specifica richiesta nella normativa ‘’12V’’. L’ Over Temperature Protection è anche spesso associata a OLP(OverLoadProtection/OverPowerProtection). A tal fine vengono utilizzati sensori chiamati termistori, applicati sia sul PCB che su dissipatori passivi in alluminio.

“OVP” – L’ Over Voltage Protection è un’altra delle specifiche richieste dalla normativa “12V” ed è un meccanismo che fondamentalmente protegge l’alimentatore, e conseguentemente il sistema annesso, da una tensione eccessiva su una determinata rail. Ciò accade per via di un malfunzionamento nel secondario, e quindi in questi casi è necessario abortire le operazioni per evitare danni strutturali, derivanti da una corrente eccessiva che fa aumentare sensibilmente la tensione sul singolo canale, che potrebbe andare oltre quella da specifica. E’ proprio qui che dovrebbe agire il controllo.

“SCP” - La Short Circuit Protection è una protezione contro i cosiddetti corto-circuiti, e quando ne viene rilevato uno viene immediatamente interrotta l'alimentazione all’unità. Questa è una delle protezioni più diffuse negli SMPS.

“UPV” – Questa è invece l’ Under Voltage Protection, che al contrario protegge da una bassa tensione sulle linee di uscita. Si è visto, con frequenza molto minore, che sebbene basse tensioni non riescano a danneggiare i componenti dell’alimentatore, sarebbe possibile invece che possano pregiudicarne la stabilità. Come è possibile osservare dal grafico, tramite l’analisi mediante un oscilloscopio, grazie all’ausilio di uno specifico circuito di protezione è possibile limitare di molto la stabilità di una determinata rail. Nella prima situazione possiamo osservare il repentino aumento della corrente nel finale, nella seconda invece il conseguente abbassamento di tensione senza un circuito UVP, mentre infine nella terza il comportamento qualora fosse presente. Questo circuito permette di non andare sotto i 5mV, grazie ad un supplemento di voltaggio addizionale qualora si dovesse scendere sotto questa soglia.

“SIP” - Oltre a queste è presente la protezione SIP ovvero la “Surge&Inrush Current” protection. Quando un dispositivo elettrico si accende per la prima volta c’è un picco di corrente in entrata, istantaneo. Questo porta alla necessità, da parte dei circuiti di protezione OCP, di reagire immediatamente per sovraccaricare o cortocicuitare, ma non interrompere il circuito quando la corrente, generalmente inoffensiva, fluisce. Questa protezione è possibile tramite l’adozione di dispositivi contenenti ossidi di metallo ceramici, capaci di sopprimere larghe correnti in entrata. E’ da notare che generalmente non viene menzionato, sebbene invece sia comunque presente negli alimentatori di buona qualità. Menzionarlo probabilmente è più un fattore di marketing, che altro.

“NLO” – Stiamo parlando della No Load Protection ovvero un sistema che permette di accendersi anche qualora non ci fosse carico nelle sue linee di uscita. Stando alle informazioni riportate in portali di elettronica, non è una protezione vera e propria, quanto piuttosto uno standard di riferimento.

“BOP” – La Brown Out Protection implica la presenza di un meccanismo di compensazione per un intenzionale, o non intenzionale, calo di voltaggio in un SMPS. Questa pratica di ridurre il voltaggio improvvisamente è utilizzata in casi di emergenza per ridurre il carico di potenza in uscita. Questa riduzione  è tale per periodi prefissati, da minuti ad ore. In caso di Blackout può addirittura essere imposta come misura preventiva dell’ultimo secondo. Nel caso delle periferiche che utilizzano questi sistemi di protezione (quindi SMPS dato che stiamo parlando di alimentatori), non ci saranno problemi in questi casi. E’ da notare che generalmente non viene menzionato, sebbene invece sia comunque presente negli alimentatori di buona qualità. Menzionarlo probabilmente è più un fattore di marketing, che altro.

Riassumendo, praticamente tutte quelle principali !