曝光:電源保護那些不為人知的秘密
發布時間:2015-03-03 責任編輯:sherryyu
【導讀】本ben文wen主zhu要yao為wei大da家jia分fen享xiang的de是shi關guan於yu電dian源yuan保bao護hu的de相xiang關guan知zhi識shi,說shuo到dao電dian路lu保bao護hu大da家jia都dou知zhi道dao它ta的de必bi要yao性xing,但dan是shi不bu是shi所suo有you的de知zhi識shi點dian都dou清qing楚chu,這zhe裏li就jiu為wei大da家jia揭jie秘mi那na些xie你ni所suo不bu知zhi道dao的de電dian源yuan保bao護hu的de秘mi密mi。
當今係統直流電源整合了多種保護特性,能夠保護被測器件(DUT)和電源自身免於故障或設置不當導致的損壞。你肯定對過壓保護(OVP)和過流保護(OCP)不陌生,這是大多數係統直流電源應用的兩個核心保護特性,能夠防護功率相關損壞。
guoyabaohukeyizaidianyagaoyuyunxuyunxingdianyashangxianshibangzhuquebaobeiceqijianbuhuizaoshoudianyuanxiangguandesunhuai。guoyasunhuaijihuzaishunjianchansheng,yincizaishezhiguoyabaohudianyashi,yingdiyubeicejiandesunhuaidianping,yitigongyidingfanweideyuliang;danbaohudianyadeshezhi,yeyaolvegaoyubeiceqijiandezuidayuqigongzuodianya,yibimiandianyashunbianzaochengbeicejiandezhongqi。guoyaxingchengtongchangyuanyubeiceqijiandewaibuyinsu。zaigaoxingnengdechengkongdianyuanzhong,guoyabaohudexiangyingshijiantongchangzai10uS-100uS。
過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)可(ke)以(yi)幫(bang)助(zhu)保(bao)護(hu)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian),防(fang)止(zhi)內(nei)部(bu)短(duan)路(lu)或(huo)其(qi)他(ta)故(gu)障(zhang)導(dao)致(zhi)過(guo)高(gao)的(de)電(dian)流(liu),造(zao)成(cheng)被(bei)測(ce)件(jian)的(de)損(sun)壞(huai)。過(guo)流(liu)保(bao)護(hu)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)通(tong)常(chang)是(shi)從(cong)百(bai)微(wei)秒(miao)級(ji)到(dao)毫(hao)秒(miao)級(ji),不(bu)同(tong)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)源(yuan)這(zhe)個(ge)指(zhi)標(biao)相(xiang)差(cha)較(jiao)大(da),性(xing)能(neng)越(yue)好(hao)的(de)電(dian)源(yuan),響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)越(yue)短(duan)。同(tong)時(shi),過(guo)流(liu)越(yue)高(gao),電(dian)源(yuan)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)則(ze)越(yue)短(duan)。由(you)於(yu)被(bei)測(ce)件(jian)在(zai)啟(qi)動(dong)過(guo)程(cheng)中(zhong)往(wang)往(wang)存(cun)在(zai)比(bi)較(jiao)高(gao)的(de)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu),這(zhe)會(hui)遠(yuan)高(gao)於(yu)被(bei)測(ce)件(jian)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)電(dian)流(liu),如(ru)果(guo)這(zhe)個(ge)浪(lang)湧(yong)電(dian)流(liu)的(de)時(shi)間(jian)過(guo)長(chang),就(jiu)會(hui)觸(chu)發(fa)電(dian)源(yuan)的(de)OCP,從(cong)而(er)電(dian)源(yuan)下(xia)電(dian),被(bei)測(ce)件(jian)無(wu)法(fa)啟(qi)動(dong)。正(zheng)是(shi)由(you)於(yu)這(zhe)個(ge)原(yuan)因(yin),有(you)些(xie)被(bei)測(ce)件(jian)在(zai)用(yong)高(gao)性(xing)能(neng)電(dian)源(yuan)常(chang)常(chang)無(wu)法(fa)正(zheng)常(chang)啟(qi)動(dong),而(er)使(shi)用(yong)雜(za)牌(pai)的(de)電(dian)源(yuan)時(shi),被(bei)測(ce)件(jian)則(ze)可(ke)以(yi)啟(qi)動(dong), 因為雜牌電源OCP啟動時間過長。為了解決這個問題,高性能電源可以允許使用者設置電源上電時OCP啟動的電流幅度窗口和時間,即確保被測件的正常啟動, 又可確保了被測件的安全
但在很多的應用場合,僅僅OVP和OCP對於器件測試過程中的保護往往是不夠的。在這裏,我們用一個實例來說明。圖 1 是實例被測器件的過壓保護和過流保護描述。這是一個電壓固定輸出為48V /最大工作電流9.4A的電源,最大功耗為450W。測試過程中,我們設定過壓保護和過流保護為比被測器件的電壓和電流值高 10%,以保護被測器件。

然而,並非所有被測器件都具有與圖 1 類似的電壓和電流工作範圍。以車載 DC – DC 轉換器為例, 這類器件具有寬泛的工作電壓範圍,而功率相對恒定。這裏的DC-DC轉換器廣泛應用在車載及軍用電子產品中,以適應變化範圍大、輸入電壓不穩定的工作環境。如圖 2 所示,DC – DC 轉換器的工作電壓為 24-48 V,功耗 225W。DC – DC 轉換器的轉換效率通常很高,其自身的能量損耗極低,絕大部分傳輸到了負載。如果 DC – DC 轉換器一旦發生故障,就會導致自身能耗迅速上升,轉換效率降低,可能會由於過熱而損壞。在這種情況下,就需要設置24V的過壓保護。可是,一旦設置了24V的過壓保護,就會導致更高電壓值的測試無法進行。如下圖所示。

具備過功率保護能力的程控電源可以解決上述問題,因為過功率保護可以在所有輸入電壓設置條件下保護被測器件。
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圖 3:應用過功率保護的 DC - DC 轉換器輸入電壓(V)和電流(I)範圍實例
目前市麵上的程控係統電源,絕大多數不具備過功率保護特性。如果針對每次測試電壓的設置, 都需要修改過壓保護設置,不僅繁瑣而且不實用。Keysight N6900A 和 N7900A APSxianjinxitongzhiliudianyuantigongkepeizhidezhinengchufaxitong,keyichixuganyingshuchugonglv,jinerchuangjianluojibiaodashi,yibiangenjushuchugonglvchufashuchubaohudexiadian。rutu 4 所示,使用 N7906A 軟件工具可以直觀地配置邏輯表達式,然後下載至APS電源。智能觸發係統是由儀器的硬件支持,能夠確保快速響應,這是構建保護機製的重要因素 。

圖 4:N7906A 軟件工具可以直觀地配置過功率保護關機
此外,N7906A 具ju有you故gu障zhang延yan遲chi功gong能neng,可ke以yi防fang止zhi被bei測ce器qi件jian因yin瞬shun態tai事shi件jian產chan生sheng臨lin時shi功gong率lv峰feng值zhi導dao致zhi的de誤wu觸chu發fa。除chu了le故gu障zhang觸chu發fa電dian源yuan的de下xia電dian,輸shu出chu功gong率lv還hai可ke以yi用yong於yu觸chu發fa眾zhong多duo其qi它ta的de事shi件jian和he動dong作zuo。
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