你的電源有正確保護(hù)嗎?
設(shè)計(jì)人員知道,電源除了能夠提供穩(wěn)定的直流(或交流)電壓之外,還有更多的功能,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。電源必須保護(hù)自己免受可能導(dǎo)致負(fù)載損壞的臨時(shí)和永久性故障(內(nèi)部或外部)。
保護(hù)有很多方面,許多用品結(jié)合使用它們:
· 過載(過流/短路)保護(hù),包括經(jīng)典熔斷器(熔斷器),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 - 某些監(jiān)管情況需要它。需要手動更換“熔斷”(開路)并停止電流流動的標(biāo)準(zhǔn)保險(xiǎn)絲;這在某些情況下是個(gè)問題,但對其他人來說是個(gè)美德。還有電子保險(xiǎn)絲,可以自動自復(fù)位。
· 電流限制和電流折返是過載保護(hù)的延伸。如果負(fù)載從電源汲取的電流超過設(shè)計(jì)限制,則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?
· 欠壓鎖定 (UVLO)可確保 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。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,則可能會損壞 DC/DC 轉(zhuǎn)換器本身。
· 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。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),后一種方法很有用。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。
· 如果電源的冷卻方式設(shè)計(jì)不當(dāng)或使用失敗(例如風(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)部或附近的溫度感應(yīng)電路,如果超過預(yù)設(shè)限制,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允許電源恢復(fù)運(yùn)行,而另一些則不會。
· 如果負(fù)載反向連接,反向連接保護(hù)會阻止電流流動并將電壓歸零——正電源輸出到負(fù)負(fù)載軌,反之亦然。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或其連接器沒有鍵控的情況下。
有用的保護(hù)器件包括金屬氧化物壓敏電阻 (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) 和聚合物 PTC 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
保護(hù)什么、防范什么以及如何做的整個(gè)問題并不像看起來那么簡單。我們需要將哪些類型的保護(hù)類型添加到我們的供應(yīng)中?與往常一樣,答案是“視情況而定”——取決于電源本身、負(fù)載和系統(tǒng)。雖然從 IC(包括轉(zhuǎn)換器和穩(wěn)壓器)到更大的模塊甚至機(jī)箱/開放式框架單元的許多電源和相關(guān)功能都包含其中一些,但我們可能需要添加其他功能。
我們首選的電源保護(hù)是什么?我們?yōu)楣?yīng)添加了哪些類型的保護(hù),無論是因?yàn)榱己玫墓こ膛袛啵€是因?yàn)槲覀儗W(xué)到了艱難的方法?