电源的保护技术及应用

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简介: 在使用电源给被测件(DUT)供电时,万一出现任何异常导致供电的“过压”(OV) 或者过流“(OC), 都很容易造成DUT的损坏!!! 这是广大工程师非常担心和忌讳出现的问题,特别是在DUT非常昂贵或者稀有的场合。

  为了避免类似的”过压“ 或者 ”过流“ 导致DUT的损坏,几乎绝大多数的电源都具备OVP和OCP,但高性能的电源除了提供OVP和OCP之外,还具备其它的更先进的保护功能。

在使用电源给被测件(DUT)供电时,万一出现任何异常导致供电的“过压”(OV) 或者过流“(OC), 都很容易造成DUT的损坏!!! 这是广大工程师非常担心和忌讳出现的问题,特别是在DUT非常昂贵或者稀有的场合。

为了避免类似的”过压“ 或者 ”过流“ 导致DUT的损坏,几乎绝大多数的电源都具备OVP和OCP,但高性能的电源除了提供OVP和OCP之外,还具备其它的更先进的保护功能。

限定设置极限(Soft Limit)

最为基本的防护就是在操作菜单中,对电压或电流的输入范围进行限制。当进行参数设定时,只允许电压或电流在允许的范围内输入,否则输入无效。当使用者误操作设定了(包括通过面板或控制指令)超出范围的电压或电流值时,电源会忽略该设置值并发出错误报警。通过这种设置范围的限定,可以避免人为的误操作导致电压过高或电流过大的异常情况。

过压保护(OVP)

过压保护(OVP)顾名思义就是电源通过设定一个特定的保护电压,当实际电压超出了该OVP电压时,电源迅速关断输出,达到保护DUT的目的。如下图为设置了OVP 15V,虽然设定电源电压从0V逐渐增大至20V,但当电压到15V时电源就出发OVP保护而关闭输出。

电源的保护技术及应用

过流保护(OCP)

过流保护(OCP)与OVP比较类似,主要差别是OCP监测的是电流而OVP监测的是电压。当电源检测到电路中的电流达到或超出OCP设定值,电源将切断其输出,从而保护DUT因过流而损坏。如下图为设置电流为1A,而DUT开机瞬间电流达到3A,电源花费大约500uS时间检测到电流超出并切断输出。一般来说,在保护的响应速度,OCP相比OVP会稍慢一些,而且过流损坏也主要是”热“损伤。

电源的保护技术及应用

需要注意的是,很多电源的过流保护OCP是允许启用或禁用的,当OCP禁用时,电源将工作在设定的电流值,并处于恒流CC模式,而不是切断输出。

即当OCP禁用时,如果电流达到设定值,电源将保持输出状态和恒流CC模式,输出电流保持在电流设定值,并继续给DUT供电。

而当OCP启用时,如果电流达到设定值,电源将关闭其输出,避免继续给DUT供电。

当还有一种情况,如果DUT的输入端 具有较大的容性(电容),在DUT接入瞬间,由于电源会给DUT的电容快速充电,而此时的充电电流一般都比较大(也称为浪涌电流),导致短时间电源的过流。如果这种情况下,电源立即启动OCP,关闭输出,则该DUT就将无法正常启动。所以,为了克服这种正常开机的短时间”过流“行为,电源允许设置OCP启动延时功能, 即只有连续监测到电流”过流“,而且持续时间超出设定的时间才启动OCP保护。

远端禁止(Remote inhibit)

远端禁止是一种通过外部信号,如开关,切断电源的输出的保护功能。

以下几种情景可以采用远端禁止保护:

将系统应急开关连接到电源的”远端禁止“控制端口,当发生紧急情况,如DUT冒烟的情况下,操作员可以通过应急开关关闭电源的输出。

如果DUT使用多路供电,如果某一个供电通道出现异常,如OVP或OCP保护等,可以也通过”远端禁止“来切断其它供电电源关闭其输出,达到多通道协同关闭的目的。

看门狗(Watch Dog Timer)

是德科技的一些电源具有这种独特的”看门狗“保护功能,如N6700系列模块化电源。”看门狗“最突出的优点是在系统应用当中,如果上位机软件出现死机,无法控制电源正常关机,而导致电源长时间给设备供电,出现DUT”烤焦“的情况。

“看门狗”保护功能是通过监测控制接口(LAN,GPIB,USG)是否依然有效,如果在超出预设定的时间窗口内,没有监测到控制接口上任何指令,电源将启动”看门狗“保护,关闭其输出。

该保护功能在一个芯片公司得到很好的应用。工程师要用电源给他们的芯片供电,并做长期的环境测试(高、低温),测试需要持续数周甚至数月的时间。客户使用上位机控制N6700电源,并周期性读取电源的电压、电流的回读值。长时间运行条件下,如果上位机出现死机,就很可能导致芯片过热而损坏。N6700的”看门狗“保护功能就可以发挥其功效,及时地切断电源输出,在异常情况下来保护芯片。N6700的”看门狗“的计时窗口可以在1秒至3600秒之间任意设置。

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