详解电源保护技术
发布时间：2021-03-11 14:23:32 点击次数：162
划工程师们都知道，电源除了要能在产生负载和线路改变、体系瞬变，以及噪声等偏差的状况下供给安稳的DC(或AC)电压之外，还必须要维护自己免受临时和永久性毛病(内部或外部)的影响，然后防止负载损坏。
电源维护涉及许多方面，许多案例会将以下这些计划结合运用：
过载(过电流/短路)维护
包含典型的保险丝──熔断体(fusiblelink)──可在负载途径短路或开始吸收过多电流时对电源供给维护。许多电源因为只能供给一定量的电流而会「自我约束」，因而不需求运用保险丝——但是在某些法规控制状况下会需求。标准的保险丝是透过「熔断」(开路)而中止电流流动，因而需求进行手动更换；这在某些状况下或许形成麻烦，但在别的状况下或许又是长处。此外，还有电子保险丝，这种产品能够自动重设。
限流(currentlimiting)和电流折返(currentfoldback)
这是过载维护的延伸，假如负载从电源吸收的电流超过规划极限，那么电流折返就会将输出电流和相关的电压降低到低于正常作业极限的值。在极点状况下，假如负载产生短路，那么电流就会被约束在大值的一小部分，而输出电压显然就会变为零。
欠压确定(Undervoltagelockout，UVLO)
UVLO维护在发现其输入端电压太低时，可保证让DC/DC转换器不测验运作(图1)。这或许会是一个问题：首先假如电源输出的直流电压太低，那么它就有或许不确定，这就或许导致体系问题。其次，即便电压很低，它也能够防止「吸血鬼」从电源耗电——这有或许耗尽体系正在测验充电的电池。UVLO还有助于上电时序(power-onsequencing)的正常运作(假如有的化)。第三，假如DC/DC转换器的输入电压过低而无法正常运作，其自身就或许遭到损坏。
电源规划
电源规划
图1：随着电源从封闭转向彻底敞开，然后再回到封闭状态，电源会阅历不同的模式；在此期间，假如电源的输入电压低于正常运作所需的小值，那么UVLO能够保证电源不测验敞开而供给输出。(图片来源：TI)
过压维护(overvoltageprotection，OVP)
OVP会在电源内部毛病导致其输出电压上升到超过规定的大值时发动，然后维护负载免受损坏。当电压超过某个默许水平时，OVP就会封闭电源或许对输出进行钳位(clamps)。OVP电路通常被称为「撬棍」(crowbar)电路，大概是因为其效果与在电源输出两端放置一根金属撬棍相同，而撬棍电路的规划好是与电源自身无关。一种典型的撬棍电路是仅在
电源封闭(跳电)时才会重设。另一种类型则是，一旦清除了输出电压毛病，它就会自动重设。后一种类型在引起撬棍跳开的状况很短暂时才有用，而非电源出现严峻毛病时。尽管现在大多数电源都内建撬棍，但许多供货商都供给了一个小型的独立撬棍电路，而能够在需求时将其添加到现有电源中。
热过载维护(Thermaloverload)
假如电源的冷却方式规划不当或无法效果(例如电扇中止、气流阻塞)，就会产生热过载状况。这时，电源就有或许超过其额外温度值，然后严峻缩短其寿命，乃至或许导致毛病当即产生。解决计划很简略：在电源内部或电源附近设置一个温度感测电路。假如电源超过了预设极限，那么就使电源进入静态或停机模式。假如温度下降，有部分温度保险丝(thermalcutoffs)会自动使电源康复运作，其他则不能。
反向衔接维护(Reverse-connection)
假如负载被反向衔接──正电源输出接到负电源轨(negativeloadrail)，反之亦然──则反接维护就会阻挠电流流动并使电压归零。在电池被断开然后又重新衔接的应用中，例如在轿车或许电池或其衔接器未被确定的应用中，这种维护特别流行。其他实用的电源维护组件包含金属氧化物变阻器(metaloxidevaristor，MOV)、正温度系数(PTC)热敏电阻、瞬态电压按捺(TVS)二极管、气体放电管(gasdischargetube，GDT)，以及聚合物PTC自康复保险丝。
要维护什么、防止什么，以及怎么进行，这一系列问题并不像看起来那么简略。我们需求为电源添加哪些类型的维护？与平常一样，答案是「取决于」电源自身、负载，以及体系。IC(包含转换器和稳压器)到更大的模块，乃至机箱/开架(chassis/open-frame)设备，尽管许多电源，以及相关功用都会包含以上的几种，但你或许会需求添加其他的。
你挑选的电源维护计划是什么？你为你的电源添加了哪些类型的维护？是出于你的工程判断力仍是曾经沉痛的阅历？欢迎分享！
