精彩博客:你所不知道的電源過流保護秘密
發布時間:2014-10-31 責任編輯:sherryyu
【導讀】zaiguoqudewenzhangzhong,guanyudianyuanbaohunenglidewenzhangjiuyouhaojipian。ceshiguochengzhongdianyuandebaohunengli,jiurutongqichedezhidongheanquanfanghuxitong,qizhongyaoxingchaoguoqitadesuoyoutexing。jintianzheliweidajiajiangjienisuobuzhidaodedianyuanguoliubaohumimi。
zaiguoqudewenzhangzhong,guanyudianyuanbaohunenglidewenzhangjiuyouhaojipian。ceshiguochengzhongdianyuandebaohunengli,jiurutongqichedezhidongheanquanfanghuxitong,qizhongyaoxingchaoguoqitadesuoyoutexing。
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。
過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)可(ke)以(yi)在(zai)電(dian)壓(ya)高(gao)於(yu)允(yun)許(xu)運(yun)行(xing)電(dian)壓(ya)上(shang)限(xian)時(shi)幫(bang)助(zhu)確(que)保(bao)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)不(bu)會(hui)遭(zao)受(shou)電(dian)源(yuan)相(xiang)關(guan)的(de)損(sun)壞(huai)。過(guo)壓(ya)損(sun)壞(huai)幾(ji)乎(hu)在(zai)瞬(shun)間(jian)產(chan)生(sheng),因(yin)此(ci)在(zai)設(she)置(zhi)過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)電(dian)壓(ya)時(shi),應(ying)低(di)於(yu)被(bei)測(ce)件(jian)的(de)損(sun)壞(huai)電(dian)平(ping),以(yi)提(ti)供(gong)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)的(de)裕(yu)量(liang);但(dan)保(bao)護(hu)電(dian)壓(ya)的(de)設(she)置(zhi),也(ye)要(yao)略(lve)高(gao)於(yu)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)的(de)最(zui)大(da)預(yu)期(qi)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya),以(yi)避(bi)免(mian)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)造(zao)成(cheng)被(bei)測(ce)件(jian)的(de)重(zhong)啟(qi)。過(guo)壓(ya)形(xing)成(cheng)通(tong)常(chang)源(yuan)於(yu)被(bei)測(ce)器(qi)件(jian)的(de)外(wai)部(bu)因(yin)素(su)。在(zai)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)程(cheng)控(kong)電(dian)源(yuan)中(zhong),過(guo)壓(ya)保(bao)護(hu)的(de)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)通(tong)常(chang)在(zai)10uS-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 APS先xian進jin係xi統tong直zhi流liu電dian源yuan提ti供gong可ke配pei置zhi的de智zhi能neng觸chu發fa係xi統tong,可ke以yi持chi續xu感gan應ying輸shu出chu功gong率lv,進jin而er創chuang建jian邏luo輯ji表biao達da式shi,以yi便bian根gen據ju輸shu出chu功gong率lv觸chu發fa輸shu出chu保bao護hu的de下xia電dian。如ru圖tu 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)。


