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。
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。
guoliubaohukeyibangzhubaohubeiceqijian,fangzhineibuduanluhuoqitaguzhangdaozhiguogaodedianliu,zaochengbeicejiandesunhuai。guoliubaohudexiangyingshijiantongchangshicongbaiweimiaojidaohaomiaoji,butongxingnengdedianyuanzhegezhibiaoxiangchajiaoda,xingnengyuehaodedianyuan,xiangyingshijianyueduan。tongshi,guoliuyuegao,dianyuandexiangyingshijianzeyueduan。youyubeicejianzaiqidongguochengzhongwangwangcunzaibijiaogaodelangyongdianliu,zhehuiyuangaoyubeicejiandezhengchanggongzuodianliu,ruguozhegelangyongdianliudeshijianguochang,jiuhuichufadianyuandeOCP,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 juyouguzhangyanchigongneng,keyifangzhibeiceqijianyinshuntaishijianchanshenglinshigonglvfengzhidaozhidewuchufa。chuleguzhangchufadianyuandexiadian,shuchugonglvhaikeyiyongyuchufazhongduoqitadeshijianhedongzuo。
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