詳解電源保護技術
發布時間:2021-07-15 責任編輯:lina
【導讀】設計工程師們都知道,電源除了要能在發生負載和線路變化、係統瞬變,以及噪聲等偏差的情況下提供穩定的DC (或AC)電壓之外,還必須要保護自己免受臨時和 性故障(內部或外部)的影響,從而避免負載損壞。
設計工程師們都知道,電源除了要能在發生負載和線路變化、係統瞬變,以及噪聲等偏差的情況下提供穩定的DC (或AC)電壓之外,還必須要保護自己免受臨時和 性故障(內部或外部)的影響,從而避免負載損壞。
電源保護涉及很多方麵,許多 會將以下這些方案結合使用:

過載(過電流/短路)保護
包括典型的保險絲──熔斷體(fusible link)──可在負載路徑短路或開始吸收過多電流時對電源提供保護。許多電源由於隻能提供一定量的電流而會「自我限製」,因此不需要使用保險絲——但是在某些法規管製情況下會需要。標準的保險絲是透過「熔斷」(開路)而停止電流流動,因此需要進行手動更換;這在某些情況下可能造成麻煩,但在別的情況下可能又是優點。此外,還有電子保險絲,這種產品可以自動重設。
限流(current limiting)和電流折返(current foldback)
zheshiguozaibaohudeyanshen,ruguofuzaicongdianyuanxishoudedianliuchaoguoshejijixian,namedianliuzhefanjiuhuijiangshuchudianliuhexiangguandedianyajiangdidaodiyuzhengchanggongzuojixiandezhi。zaijiduanqingkuangxia,ruguofuzaifashengduanlu,namedianliujiuhuibeixianzhizai 大值的一小部分,而輸出電壓顯然就會變為零。
欠壓鎖定(Undervoltage lockout,UVLO)
圖1:隨著電源從關閉轉向完全開啟,然後再回到關閉狀態,電源會經曆不同的模式;在此期間,如果電源的輸入電壓低於正常運作所需的 小值,那麼UVLO可以確保電源不嚐試開啟而提供輸出。(圖片來源:TI)
過壓保護(overvoltage protection,OVP)
OVP會在電源內部故障導致其輸出電壓上升到超過規定的 大值時啟動,從而保護負載免受損壞。當電壓超過某個默認水平時,OVP就會關閉電源或者對輸出進行鉗位(clamps)。OVP電路通常被稱為「撬棍」(crowbar)電路,大概是因為其作用與在電源輸出兩端放置一根金屬撬棍相同,而撬棍電路的設計 好是與電源本身無關。一種典型的撬棍電路是僅在
電源關閉(跳電)時shi才cai會hui重zhong設she。另ling一yi種zhong類lei型xing則ze是shi,一yi旦dan清qing除chu了le輸shu出chu電dian壓ya故gu障zhang,它ta就jiu會hui自zi動dong重zhong設she。後hou一yi種zhong類lei型xing在zai引yin起qi撬qiao棍gun跳tiao開kai的de情qing況kuang很hen短duan暫zan時shi才cai有you用yong,而er非fei電dian源yuan出chu現xian嚴yan重zhong故gu障zhang時shi。盡jin管guan現xian在zai大da多duo數shu電dian源yuan都dou內nei建jian撬qiao棍gun,但dan許xu多duo供gong貨huo商shang都dou提ti供gong了le一yi個ge小xiao型xing的de獨du立li撬qiao棍gun電dian路lu,而er可ke以yi在zai需xu要yao時shi將jiang其qi添tian加jia到dao現xian有you電dian源yuan中zhong。
熱過載保護(Thermal overload)
如果電源的冷卻方式設計不當或無法作用(例如風扇停止、氣流阻塞),就會發生熱過載情況。這時,電源就有可能超過其額定溫度值,從而嚴重縮短其壽命,甚至可能導致故障立即發生。解決方案很簡單:在zai電dian源yuan內nei部bu或huo電dian源yuan附fu近jin設she置zhi一yi個ge溫wen度du感gan測ce電dian路lu。如ru果guo電dian源yuan超chao過guo了le預yu設she極ji限xian,那na麼me就jiu使shi電dian源yuan進jin入ru靜jing態tai或huo停ting機ji模mo式shi。如ru果guo溫wen度du下xia降jiang,有you部bu分fen溫wen度du保bao險xian絲si(thermal cutoffs)會自動使電源恢複運作,其他則不能。
反向連接保護(Reverse-connection)
如果負載被反向連接──正電源輸出接到負電源軌(negative load rail),反之亦然──則(ze)反(fan)接(jie)保(bao)護(hu)就(jiu)會(hui)阻(zu)止(zhi)電(dian)流(liu)流(liu)動(dong)並(bing)使(shi)電(dian)壓(ya)歸(gui)零(ling)。在(zai)電(dian)池(chi)被(bei)斷(duan)開(kai)然(ran)後(hou)又(you)重(zhong)新(xin)連(lian)接(jie)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),例(li)如(ru)在(zai)汽(qi)車(che)或(huo)者(zhe)電(dian)池(chi)或(huo)其(qi)連(lian)接(jie)器(qi)未(wei)被(bei)鎖(suo)定(ding)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),這(zhe)種(zhong)保(bao)護(hu)特(te)別(bie)流(liu)行(xing)。其(qi)他(ta)實(shi)用(yong)的(de)電(dian)源(yuan)保(bao)護(hu)組(zu)件(jian)包(bao)括(kuo)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)變(bian)阻(zu)器(qi)(metal oxide varistor,MOV)、正溫度係數(PTC)熱敏電阻、瞬態電壓抑製(TVS)二極管、氣體放電管(gas discharge tube,GDT),以及聚合物PTC自恢複保險絲。
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