什么在保護(hù)您的電源

沒有經(jīng)驗(yàn)的電子設(shè)計(jì)工程師通常認(rèn)為一個(gè)好的電源軌只是“發(fā)生”，而更有經(jīng)驗(yàn)的人知道，一個(gè)堅(jiān)如磐石、無噪音的電源軌并不容易，但對于穩(wěn)定、一致、故障來說是必不可少的。免費(fèi)的系統(tǒng)性能。但是，電源不僅僅是提供穩(wěn)定直流電壓的能力，盡管負(fù)載和線路發(fā)生變化、系統(tǒng)瞬態(tài)、噪聲和其他異常。

怎么會這樣？一個(gè)好的電源不僅僅是提供電力，它還可以防止內(nèi)部或外部可能發(fā)生的臨時(shí)和永久性故障，并防止對系統(tǒng)（即其負(fù)載）造成不可修復(fù)的損壞。

在我們了解各種類型的保護(hù)之前，有必要快速了解一下四類 DC 輸出電源，也稱為穩(wěn)壓器或 DC-DC 轉(zhuǎn)換器；請注意，引用的電流輸出額定值只是近似區(qū)域，沒有硬性或官方界限：

1） 對于較大的負(fù)載，大約 20 A 及以上，有許多現(xiàn)成的開放式或全金屬封閉電源，適用于 AC-DC 和 DC-DC 應(yīng)用

2） 對于 10 到 20 A 左右的中等負(fù)載，有模塊化電源；這些通常被灌封在環(huán)氧樹脂中以進(jìn)行物理保護(hù)

3） 在 10 A 以下，有許多可用的 IC 需要一些外部無源和有源元件才能作為完整的電源使用

4） 最后，您可以使用單個(gè)組件（例如二極管和電容器）構(gòu)建基本電源，通常與所需的小型 LDO 或開關(guān)控制器結(jié)合使用

那么，有哪些不同類型的保護(hù)呢？

a） 過載（過流/短路）保護(hù) （OP），包括經(jīng)典保險(xiǎn)絲，可在負(fù)載路徑短路或開始消耗過多電流時(shí)保護(hù)電源。許多電源“自我限制”，因?yàn)樗鼈冎荒芴峁┮欢〝?shù)量的電流，因此不需要保險(xiǎn)絲。需要手動(dòng)更換“熔斷”（“開路”）并停止電流流動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)保險(xiǎn)絲；這在某些情況下是一個(gè)問題，但在其他情況下是一種美德。還有自動(dòng)自復(fù)位的電子保險(xiǎn)絲。

b） 限流和電流折返是過載保護(hù)的擴(kuò)展。如果負(fù)載汲取電源的電流超過設(shè)計(jì)限制，電流折返將輸出電流和相關(guān)電壓降低到低于正常工作限制的值。在極端情況下，如果負(fù)載發(fā)生短路，電流會被限制在最大值的一小部分，而輸出電壓顯然會變?yōu)榱恪?/p>

c） 欠壓鎖定 （UVLO） 確保 DC-DC 轉(zhuǎn)換器在其輸入端看到的輸入電壓過低時(shí)不會嘗試運(yùn)行，圖 1。為什么這會是個(gè)問題？首先，如果直流電壓過低，電源輸出可能不確定，這會導(dǎo)致系統(tǒng)問題。其次，即使電壓很低，它也可以防止“吸血鬼”從電源中汲取能量；這可能會耗盡系統(tǒng)正在嘗試充電的電池。UVLO 還有助于上電排序（如果有）正常運(yùn)行。第三，如果 DC-DC 轉(zhuǎn)換器在其自身的輸入太低而無法正常工作時(shí)嘗試轉(zhuǎn)動(dòng)，則可能會損壞 DC-DC 轉(zhuǎn)換器本身。

在電源從關(guān)閉到完全開啟和返回關(guān)閉的不同模式期間，UVLO 確保電源在其輸入電壓低于正常運(yùn)行所需的最小值時(shí)不會嘗試開啟并提供輸出。

d） 如果電源內(nèi)部故障導(dǎo)致其輸出電壓上升到超過規(guī)定的最大值并可能損壞負(fù)載，則過壓保護(hù) （OVP） 將啟動(dòng)。當(dāng)電壓超過預(yù)設(shè)水平時(shí)，OVP 會關(guān)閉電源或鉗位輸出。OVP 電路通常被稱為“crowbar”，大概是因?yàn)樗c在電源輸出上放置金屬 crowbar 具有相同的效果。設(shè)計(jì)合理的撬棍功能獨(dú)立于電源本身。

一種撬棍只有在斷電時(shí)才會復(fù)位（一旦跳閘）；在另一種類型中，一旦清除了輸出電壓故障，它將自行復(fù)位。當(dāng)使撬棍跳閘的情況是暫時(shí)的而不是電源中的硬故障時(shí)，后一種很有用。雖然現(xiàn)在大多數(shù)電源都帶有內(nèi)置的撬棒，但許多供應(yīng)商提供了一個(gè)小型的獨(dú)立撬棒電路，如果需要，可以將其添加到現(xiàn)有電源中。

e） 如果電源的冷卻方法設(shè)計(jì)不當(dāng)或使用失?。L(fēng)扇停止、氣流受阻），則會發(fā)生熱過載。然后電源可能會超過其額定溫度，這會嚴(yán)重縮短其壽命，甚至可能導(dǎo)致立即故障。解決方案很簡單：電源內(nèi)部或附近的溫度傳感電路，如果電源超過預(yù)設(shè)限值，則將電源置于靜態(tài)或關(guān)斷模式。如果溫度下降，一些熱熔斷器會自動(dòng)允許電源恢復(fù)運(yùn)行，而另一些則不會。

f） 如果負(fù)載反向連接（正電源輸出到負(fù)負(fù)載軌，反之亦然），反向連接保護(hù)會阻止電流流動(dòng)并將電壓歸零。它在電池?cái)嚅_然后重新連接的應(yīng)用中特別受歡迎，例如在汽車中或電池沒有鍵控的地方。

那么，您需要在供應(yīng)中添加哪些類型的保護(hù)？當(dāng)然，這部分取決于應(yīng)用程序，但也取決于供應(yīng)結(jié)構(gòu)（上述項(xiàng)目 1 至 4）。對于金屬封閉或模塊化電源（電源類型 1 和 2），這些保護(hù)模式中的大多數(shù)通常是標(biāo)準(zhǔn)的并包含在內(nèi)（保險(xiǎn)絲除外）。對于類型 3，電源 IC 可能提供部分或全部保護(hù)功能，但也可以禁用它們（在某些特殊情況下是必要的，但也有風(fēng)險(xiǎn)）。反向連接是一種特殊情況，僅在有意義的地方添加。它可以通過一個(gè)簡單的二極管實(shí)現(xiàn)，但會增加壓降損耗，因此需要一個(gè)理想的二極管電路。

以應(yīng)有的尊重對待您的電源：確保它受到保護(hù)并保護(hù)您的電路。你的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)會感謝你的。

審核編輯：郭婷