電源電路|什么是過(guò)壓保護(OVP) 和過(guò)流保護(OCP)？-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2021-11-02
過(guò)壓保護 OVP 是電壓的一個(gè)極其重要的特性，旨在防止電源對較為靈敏的器件輸入過(guò)高的電壓。
如果電源輸出端子上的電壓超過(guò) OVP 設置，那么電源輸出就會(huì )關(guān)閉，從而保護器件不會(huì )因為電壓過(guò)高而損壞。
一旦電源被打開(kāi)，OVP始終是工作的，您不能關(guān)閉它。 如果您不想激活它，就應將其設置為電源輸出最大值的電壓值。
有很多原因會(huì )導致過(guò)壓， 包括：
1. 操作人員人為失誤：操作人員可能將電壓值設置錯誤， 超過(guò)了預定值， 也就是被測件可承受的最高電壓。
2. 內部電路故障：電源中的電路可能發(fā)生故障，導致輸出電壓超過(guò)預定值。
3. 外部電源影響：外部電源（例如與輸出并聯(lián)的其它電源或電池）， 可能產(chǎn)生高于預定值的電壓。
某些電源的 OVP 設計在輸出上包括一個(gè)可控硅整流器（SCR），它可以在探測到過(guò)電壓條件時(shí)快速啟動(dòng)， 立即將輸出短路，以防輸出電壓達到并停留在一個(gè)高電壓值上。
SCR 電路有時(shí)俗稱(chēng)為“撬棍（crowbar）”電路，因為它的作用就像是在過(guò)壓一瞬間，把一大塊金屬撬到電源輸出端，讓輸出端短路，從而保護被測件（DUT）不會(huì )接收到過(guò)高電壓。
不同的電源對過(guò)壓的反應時(shí)間差別也很大。例如，是徳的N6700系列模塊化電源，保護響應時(shí)間是50微妙，而E3600 系列基礎臺式電源，響應時(shí)間在幾百微秒到3ms。
在傳統的線(xiàn)性電源設計中，當出現過(guò)電壓條件時(shí)，電源輸出端上的 SCR 便會(huì )啟動(dòng)。
圖1是線(xiàn)性電源的工作框圖，圖中的第4個(gè)部件是串行直通的晶體管調整器（Series Pass Transistor） 。這個(gè)晶體管工作在線(xiàn)性區域，這也是“線(xiàn)性電源”名稱(chēng)的由來(lái)。
在線(xiàn)性電源工作過(guò)程中，一旦出現過(guò)壓情況，如果該串聯(lián)直通晶體管沒(méi)有成功短路， 那么電源內部未經(jīng)調整電壓會(huì )完全傳輸到輸出端。
這個(gè)電壓會(huì )高于電源的最大額定電壓，很有可能損壞被測件。當 OVP 激活后，會(huì )發(fā)送一個(gè)信號來(lái)關(guān)閉串聯(lián)直通晶體管。但如果該晶體管沒(méi)有成功短路，關(guān)閉信號就失去了作用。
這時(shí)，保護被測件的唯一途徑就是觸發(fā)輸出端上的 SCR，使輸出短路。當然，SCR 電路設計有足夠大的能力，可以應對過(guò)高的電壓以及在短路后隨之而來(lái)的電流。
如果晶體管沒(méi)有成功短路，而觸發(fā) SCR 短路，電源的交流輸入線(xiàn)路的保險絲有時(shí)會(huì )熔斷，這可以完全禁用電源，保護被測件。
在開(kāi)關(guān)電源中， 電源調整器包含多個(gè)大功率開(kāi)關(guān)晶體管，它們有可能發(fā)生故障。
但是與線(xiàn)性電源調整設計電路不同，當開(kāi)關(guān)晶體管出現故障時(shí)，它不會(huì )在干線(xiàn)電壓與輸出端子之間創(chuàng )建直通的電流路徑。因此故障的開(kāi)關(guān)晶體管不太會(huì )導致 OVP。
當 OVP 由于開(kāi)關(guān)調整器中的其他原因而激活時(shí)，要求所有開(kāi)關(guān)功率晶體管關(guān)閉，以防任何電流流到輸出端。因此，輸出上無(wú)需放置 SCR 來(lái)增加過(guò)電壓保護。
幾十年前，當我們還在惠普年代時(shí)， OVP 就初次開(kāi)始在我們的電源上使用。 從那時(shí)起，OVP 最為電源的基本設置，便被固定下來(lái)。我們內部將其設置為可能比電源的最大額定輸出高 10％ 或 20％。
后來(lái)，我們?yōu)殡娫从脩?hù)提供了新的功能，使他們可以通過(guò)前面板的一個(gè)小孔， 通過(guò)調整電位計，輕松自如地控制 OVP 設置（參見(jiàn)下圖2）。
OVP 的可調范圍通常大約為電源最大額定輸出電壓的 20% 至 120%。 此特性一問(wèn)世，便作為附加選件配備給某些型號的電源。再后來(lái)，前面板上可手動(dòng)調節的 OVP 開(kāi)始成為大部分高性能電源的標準配置。
隨著(zhù)電子技術(shù)的進(jìn)步，OVP 調節功能進(jìn)一步整合到電源中，通過(guò) DAC 進(jìn)行控制。用戶(hù)可按下前面板按鈕， 或通過(guò) GPIB 等接口來(lái)調節 OVP（參見(jiàn)下圖3）。
目前，OVP 已成為幾乎所有電源都必不可少的基本功能，可以輕易手動(dòng)或自動(dòng)設置，并且可以經(jīng)過(guò)校準以便改善總體精度。
對于一個(gè)幾十瓦到幾十千瓦功率的電源來(lái)講，其安全保護特性就像是它的剎車(chē)系統。過(guò)流保護在電源的使用過(guò)程中，可以保護那些對過(guò)高電流非常敏感的被測件，防止大電流造成損壞。
與過(guò)壓保護一樣，過(guò)流保護 OCP 也同等重要。 這一特性已經(jīng)成為程控電源，特別是高性能測試電源的一個(gè)標準配置的性能。
實(shí)際上，在高性能電源中，還有一個(gè)電流管理的功能，就是電流限制 (Current Limiting)。過(guò)流保護和電流限制并不是彼此孤立的，在實(shí)際工作中，OCP和電流限制是配合工作的。
電流限制就是通過(guò)設定電源輸出的最大電流值， 將被測件可以輸入的最大電流限制到安全水平，保護那些對過(guò)高電流非常敏感的被測件，防止大電流造成損壞。
限流工作模式實(shí)際上也有幾種不同的方案，這取決于被測件一旦出現過(guò)載后， 在安全方面需要保護的程度。
通常情況下，一旦出現過(guò)流，電源就立刻會(huì )把電流限制在恒流。 但有些時(shí)候并不是這樣，這需要根據被測件的要求來(lái)決定。
例如，有些被測件在啟動(dòng)過(guò)程中有遠超出正常工作電流的啟動(dòng)電路，在短時(shí)間內，這個(gè)較大的啟動(dòng)電流不會(huì )對被測件產(chǎn)生破壞。
如果這是立即啟動(dòng)電流限制，被測件就無(wú)法正常啟動(dòng)。這就需要將限流的啟動(dòng)時(shí)間設定一個(gè)延遲。 在高性能電源中， 這是可以通過(guò)編程實(shí)現的。
通過(guò)將電流限制到設定最大電流值，可以對被測件提供充分的保護，使其不會(huì )在遇到過(guò)大電流時(shí)受到損壞。
當在電流限制狀態(tài)時(shí)，如果過(guò)載消失，那么電源會(huì )自動(dòng)恢復到恒電壓（CV）工作狀態(tài)。不過(guò)，對于某些極易受過(guò)載影響的被測件來(lái)說(shuō)，僅僅進(jìn)行電流限制可能是不夠的。
在這種情況下，可以將過(guò)流保護（OCP）與電流限制結合使用。在OCP啟動(dòng)后，當直流電源進(jìn)入電流限制狀態(tài)時(shí)，OCP 會(huì )在指定時(shí)延后， 接管對直流電源的控制，關(guān)閉直流電源的輸出。
工程師可以通過(guò)編程控制時(shí)延。這樣， 在遇到不會(huì )對被測件造成損壞的短時(shí)間峰值電流，以及其他可接受的短時(shí)過(guò)載，OCP不會(huì )立即啟動(dòng)，關(guān)閉直流電源輸出。
OCP 與過(guò)電壓保護（OVP）的相同點(diǎn)是，在OCP啟動(dòng)而關(guān)閉電源輸出后，需要執行輸出保護清除（Output Protect Clear），以使電源復位，重新啟用其輸出。
不同點(diǎn)是，OCP 可以啟動(dòng)和關(guān)閉， 默認設置通常是關(guān)閉；而 OVP 通常始終是啟用的，不能關(guān)閉。
下圖為典型的 OCP 事件。
過(guò)流保護 OCP 的工作原理
當在測試臺上或生產(chǎn)測試系統中給被測件供電時(shí)，總是必須提供足夠的安全防護，防止被測件和測試設備意外受損。
除了過(guò)電流保護（OCP）之外，系統直流電源還提供了許多其他特性，幫助您預防對過(guò)載極其敏感的被測件在測試過(guò)程中受到損壞！
一般性能優(yōu)良的電源，OVP響應時(shí)間是幾十個(gè)微妙，所以可以有效的保護被測件，同樣的是德很多電源有 OCP 的功能，即過(guò)流保護。當負載短路或者負載電流超過(guò)設定值時(shí)，對電源本身提供保護。
當然有些電源應用是說(shuō)當客戶(hù)使用 OCP 功能時(shí)，電源一上電就會(huì )有瞬間的浪涌電流導致電源保護關(guān)斷，如果客戶(hù)可以接受這個(gè)電流，是德科技有些電源這樣的功能就是說(shuō)可以通過(guò)設置 OCP 響應延遲，允許浪涌電流而不進(jìn)行保護。
聯(lián)系方式：鄒先生
聯(lián)系電話(huà)：0755-83888366-8022
手機：18123972950
QQ：2880195519
聯(lián)系地址：深圳市福田區車(chē)公廟天安數碼城天吉大廈CD座5C1
請搜微信公眾號:“KIA半導體”或掃一掃下圖“關(guān)注”官方微信公眾號
請“關(guān)注”官方微信公眾號:提供 MOS管 技術(shù)幫助
免責聲明：本網(wǎng)站部分文章或圖片來(lái)源其它出處，如有侵權，請聯(lián)系刪除。
