曝光：电源保护那些不为人知的秘密

本文主要为大家分享的是关于电源保护的相关知识，说到电路保护大家都知道它的必要性，但是不是所有的知识点都清楚，这里就为大家揭秘那些你所不知道的电源保护的秘密。 

当今系统直流电源整合了多种保护特性，能够保护被测器件（DUT）和电源自身免于故障或设置不当导致的损坏。你肯定对过压保护（OVP）和过流保护（OCP）不陌生，这是大多数系统直流电源应用的两个核心保护特性，能够防护功率相关损坏。过压保护可以在电压高于允许运行电压上限时帮助确保被测器件不会遭受电源相关的损坏。过压损坏几乎在瞬间产生，因此在设置过压保护电压时，应低于被测件的损坏电平，以提供一定范围的裕量；但保护电压的设置，也要略高于被测器件的最大预期工作电压，以避免电压瞬变造成被测件的重启。过压形成通常源于被测器件的外部因素。在高性能的程控电源中，过压保护的响应时间通常在10uS-100uS。过流保护可以帮助保护被测器件，防止内部短路或其他故障导致过高的电流，造成被测件的损坏。过流保护的响应时间通常是从百微秒级到毫秒级，不同性能的电源这个指标相差较大，性能越好的电源，响应时间越短。同时，过流越高，电源的响应时间则越短。由于被测件在启动过程中往往存在比较高的浪涌电流，这会远高于被测件的正常工作电流，如果这个浪涌电流的时间过长，就会触发电源的OCP，从而电源下电，被测件无法启动。正是由于这个原因，有些被测件在用高性能电源常常无法正常启动，而使用杂牌的电源时，被测件则可以启动， 因为杂牌电源OCP启动时间过长。为了解决这个问题，高性能电源可以允许使用者设置电源上电时OCP启动的电流幅度窗口和时间，即确保被测件的正常启动， 又可确保了被测件的安全但在很多的应用场合，仅仅OVP和OCP对于器件测试过程中的保护往往是不够的。在这里，我们用一个实例来说明。图 1 是实例被测器件的过压保护和过流保护描述。这是一个电压固定输出为48V /最大工作电流9.4A的电源，最大功耗为450W。测试过程中，我们设定过压保护和过流保护为比被测器件的电压和电流值高 10%，以保护被测器件。

然而，并非所有被测器件都具有与图 1 类似的电压和电流工作范围。以车载 DC – DC 转换器为例， 这类器件具有宽泛的工作电压范围，而功率相对恒定。这里的DC-DC转换器广泛应用在车载及军用电子产品中，以适应变化范围大、输入电压不稳定的工作环境。如图 2 所示，DC – DC 转换器的工作电压为 24-48 V，功耗 225W。DC – DC 转换器的转换效率通常很高，其自身的能量损耗极低，绝大部分传输到了负载。如果 DC – DC 转换器一旦发生故障，就会导致自身能耗迅速上升，转换效率降低，可能会由于过热而损坏。在这种情况下，就需要设置24V的过压保护。可是，一旦设置了24V的过压保护，就会导致更高电压值的测试无法进行。如下图所示。

具备过功率保护能力的程控电源可以解决上述问题，因为过功率保护可以在所有输入电压设置条件下保护被测器件。

图 3：应用过功率保护的 DC - DC 转换器输入电压（V）和电流（I）范围实例目前市面上的程控系统电源，绝大多数不具备过功率保护特性。如果针对每次测试电压的设置, 都需要修改过压保护设置，不仅繁琐而且不实用。Keysight N6900A 和 N7900A APS先进系统直流电源提供可配置的智能触发系统，可以持续感应输出功率，进而创建逻辑表达式，以便根据输出功率触发输出保护的下电。如图 4 所示，使用 N7906A 软件工具可以直观地配置逻辑表达式，然后下载至APS电源。智能触发系统是由仪器的硬件支持，能够确保快速响应，这是构建保护机制的重要因素 。

图 4：N7906A 软件工具可以直观地配置过功率保护关机此外，N7906A 具有故障延迟功能，可以防止被测器件因瞬态事件产生临时功率峰值导致的误触发。除了故障触发电源的下电，输出功率还可以用于触发众多其它的事件和动作。