時(shí)間:2021-04-15 13:53:01來(lái)源:電子技術(shù)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)人員都知道,電源除了要能在發(fā)生負(fù)載和線路變化、系統(tǒng)瞬變以及噪聲等偏差的情況下提供穩(wěn)定的DC(或AC)電壓外,還必須要能保護(hù)自己免受臨時(shí)和永久性故障(內(nèi)部或外部)的影響,從而避免負(fù)載受到損壞。
保護(hù)涉及很多方面,許多電源都會(huì)結(jié)合使用它們:
過(guò)載(過(guò)電流/短路)保護(hù),包括經(jīng)典的熔斷器(熔絲連接),可在負(fù)載路徑短路或開(kāi)始吸收過(guò)多電流時(shí)對(duì)電源提供保護(hù)。許多電源由于只能提供一定量的電流而會(huì)“自我限制”,因此不需要使用熔斷器——但是在某些監(jiān)管情況下卻需要使用它。標(biāo)準(zhǔn)的熔斷器是通過(guò)“熔斷”(開(kāi)路)而停止電流流動(dòng),因此需要進(jìn)行手動(dòng)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(yōu)點(diǎn)。此外還有電子熔斷器,這種產(chǎn)品可以自動(dòng)自復(fù)位。
限流和電流折返保護(hù)是過(guò)載保護(hù)的擴(kuò)展。如果負(fù)載從電源吸收的電流超過(guò)設(shè)計(jì)極限,那么電流折返就會(huì)將輸出電流和相關(guān)的電壓降低到低于正常工作極限的值。在極端情況下,如果負(fù)載發(fā)生短路,那么電流就會(huì)被限制在最大值的一小部分,而輸出電壓顯然就會(huì)變?yōu)榱恪?/span>
圖1:隨著電源從關(guān)閉狀態(tài)過(guò)渡到完全開(kāi)啟狀態(tài),然后再回到關(guān)閉狀態(tài),電源會(huì)經(jīng)歷不同的模式;在此期間,如果電源的輸入電壓低于正常運(yùn)行所需的最小值,那么UVLO可以確保電源不嘗試開(kāi)啟而提供輸出。(圖片來(lái)源:德州儀器)
過(guò)壓保護(hù)(OVP)——如果電源內(nèi)部的故障導(dǎo)致其輸出電壓上升到超過(guò)規(guī)定的最大值,那么OVP電路就會(huì)起作用,從而保護(hù)負(fù)載免受損壞。當(dāng)電壓超過(guò)某個(gè)預(yù)設(shè)水平時(shí),OVP就會(huì)關(guān)閉電源或者對(duì)輸出進(jìn)行鉗位。OVP電路通常被稱為“撬棍”電路,大概是因?yàn)槠渥饔门c在電源輸出兩端放置一根金屬撬棍相同吧。撬棍電路的設(shè)計(jì)最好是與電源本身無(wú)關(guān)。
一種類型的撬棍電路是(一旦跳閘則)僅在電源關(guān)閉時(shí)才會(huì)復(fù)位。另一種類型則是,一旦清除了輸出電壓故障,它就會(huì)自動(dòng)復(fù)位。后一種類型在引起撬棍跳閘的情況很短暫而非電源出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)就很有用。盡管現(xiàn)在大多數(shù)電源都帶有內(nèi)置撬棍,但許多供應(yīng)商都提供了一個(gè)小型的獨(dú)立撬棍電路,而可以在需要時(shí)將其添加到現(xiàn)有電源中。
熱過(guò)載保護(hù)——如果電源的冷卻方式設(shè)計(jì)不當(dāng)或不能使用(例如風(fēng)扇停止、氣流阻塞),那么就會(huì)發(fā)生熱過(guò)載。這時(shí),電源就有可能超過(guò)其額定溫度值,從而嚴(yán)重縮短其壽命,甚至可能導(dǎo)致故障立即發(fā)生。解決方案很簡(jiǎn)單:在電源內(nèi)部或電源附近設(shè)置一個(gè)溫度感應(yīng)電路。如果電源超過(guò)了預(yù)設(shè)極限,那么就使電源進(jìn)入靜態(tài)或停機(jī)模式。如果溫度下降,一些熱熔斷路器會(huì)自動(dòng)使電源恢復(fù)運(yùn)行,而其他一些則不能。
反向連接保護(hù)——如果負(fù)載受到反向連接(正電源輸出接負(fù)負(fù)載軌,反之亦然),則反接保護(hù)就會(huì)阻止電流流動(dòng)并使電壓歸零。在電池被斷開(kāi)然后又重新連接的應(yīng)用中,例如在汽車或者電池或其連接器未被鎖定的應(yīng)用中,這種保護(hù)特別流行。
實(shí)用的保護(hù)器件包括金屬氧化物變阻器(MOV)、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管、氣體放電管(GDT),以及聚合物PTC自恢復(fù)熔斷器。
要保護(hù)什么、防止什么以及如何進(jìn)行,這一系列問(wèn)題并不像看起來(lái)那樣簡(jiǎn)單。我們需要向電源添加哪些類型的保護(hù)?與往常一樣,答案是“取決于”電源本身、負(fù)載以及系統(tǒng)。從IC(包括轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器)到更大的模塊甚至機(jī)箱/開(kāi)放式設(shè)備,雖然許多電源以及相關(guān)功能都包括其中的一些,但是你可能需要添加其他進(jìn)去。
你首選的電源保護(hù)是什么?你為電源添加了哪些類型的保護(hù),這又是出于你良好的工程判斷力還是出于你的試錯(cuò)經(jīng)歷?
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