詳解電源保護技術

發(fā)布時間：2021-03-11 14:23:32 點擊次數：145

劃工程師們都知道，電源除了要能在產生負載和線路改變、體系瞬變，以及噪聲等偏差的狀況下供給安穩(wěn)的DC(或AC)電壓之外，還必須要維護自己免受臨時和永久性毛病(內部或外部)的影響，然后防止負載損壞。

電源維護涉及許多方面，許多案例會將以下這些計劃結合運用：

過載(過電流/短路)維護

包含典型的保險絲──熔斷體(fusiblelink)──可在負載途徑短路或開始吸收過多電流時對電源供給維護。許多電源因為只能供給一定量的電流而會「自我約束」，因而不需求運用保險絲——但是在某些法規(guī)控制狀況下會需求。標準的保險絲是透過「熔斷」(開路)而中止電流流動，因而需求進行手動更換；這在某些狀況下或許形成麻煩，但在別的狀況下或許又是長處。此外，還有電子保險絲，這種產品能夠自動重設。

限流(currentlimiting)和電流折返(currentfoldback)

這是過載維護的延伸，假如負載從電源吸收的電流超過規(guī)劃極限，那么電流折返就會將輸出電流和相關的電壓降低到低于正常作業(yè)極限的值。在極點狀況下，假如負載產生短路，那么電流就會被約束在大值的一小部分，而輸出電壓顯然就會變?yōu)榱恪?/p>

欠壓確定(Undervoltagelockout，UVLO)

UVLO維護在發(fā)現其輸入端電壓太低時，可保證讓DC/DC轉換器不測驗運作(圖1)。這或許會是一個問題：首先假如電源輸出的直流電壓太低，那么它就有或許不確定，這就或許導致體系問題。其次，即便電壓很低，它也能夠防止「吸血鬼」從電源耗電——這有或許耗盡體系正在測驗充電的電池。UVLO還有助于上電時序(power-onsequencing)的正常運作(假如有的化)。第三，假如DC/DC轉換器的輸入電壓過低而無法正常運作，其自身就或許遭到損壞。

電源規(guī)劃

圖1：隨著電源從封閉轉向徹底敞開，然后再回到封閉狀態(tài)，電源會閱歷不同的模式；在此期間，假如電源的輸入電壓低于正常運作所需的小值，那么UVLO能夠保證電源不測驗敞開而供給輸出。(圖片來源：TI)

過壓維護(overvoltageprotection，OVP)

OVP會在電源內部毛病導致其輸出電壓上升到超過規(guī)定的大值時發(fā)動，然后維護負載免受損壞。當電壓超過某個默許水平時，OVP就會封閉電源或許對輸出進行鉗位(clamps)。OVP電路通常被稱為「撬棍」(crowbar)電路，大概是因為其效果與在電源輸出兩端放置一根金屬撬棍相同，而撬棍電路的規(guī)劃好是與電源自身無關。一種典型的撬棍電路是僅在

電源封閉(跳電)時才會重設。另一種類型則是，一旦清除了輸出電壓毛病，它就會自動重設。后一種類型在引起撬棍跳開的狀況很短暫時才有用，而非電源出現嚴峻毛病時。盡管現在大多數電源都內建撬棍，但許多供貨商都供給了一個小型的獨立撬棍電路，而能夠在需求時將其添加到現有電源中。

熱過載維護(Thermaloverload)

假如電源的冷卻方式規(guī)劃不當或無法效果(例如電扇中止、氣流阻塞)，就會產生熱過載狀況。這時，電源就有或許超過其額外溫度值，然后嚴峻縮短其壽命，乃至或許導致毛病當即產生。解決計劃很簡略：在電源內部或電源附近設置一個溫度感測電路。假如電源超過了預設極限，那么就使電源進入靜態(tài)或停機模式。假如溫度下降，有部分溫度保險絲(thermalcutoffs)會自動使電源康復運作，其他則不能。

反向銜接維護(Reverse-connection)

假如負載被反向銜接──正電源輸出接到負電源軌(negativeloadrail)，反之亦然──則反接維護就會阻撓電流流動并使電壓歸零。在電池被斷開然后又重新銜接的應用中，例如在轎車或許電池或其銜接器未被確定的應用中，這種維護特別流行。其他實用的電源維護組件包含金屬氧化物變阻器(metaloxidevaristor，MOV)、正溫度系數(PTC)熱敏電阻、瞬態(tài)電壓按捺(TVS)二極管、氣體放電管(gasdischargetube，GDT)，以及聚合物PTC自康復保險絲。

要維護什么、防止什么，以及怎么進行，這一系列問題并不像看起來那么簡略。我們需求為電源添加哪些類型的維護？與平常一樣，答案是「取決于」電源自身、負載，以及體系。IC(包含轉換器和穩(wěn)壓器)到更大的模塊，乃至機箱/開架(chassis/open-frame)設備，盡管許多電源，以及相關功用都會包含以上的幾種，但你或許會需求添加其他的。

你挑選的電源維護計劃是什么？你為你的電源添加了哪些類型的維護？是出于你的工程判斷力仍是曾經沉痛的閱歷？歡迎分享！