Wayon維安OVP小課堂|什么是過壓保護(hù)(OVP)與過流保護(hù)(OCP)

過壓保護(hù)(OVP)和過流保護(hù)(OCP)

過壓保護(hù)OVP

過壓保護(hù)OVP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高的電壓。

如果電源輸出端子上的電壓超過OVP設(shè)置,那么電源輸出就會(huì)關(guān)閉,從而保護(hù)器件不會(huì)因?yàn)殡妷哼^高而損壞。

一旦電源被打開, OVP始終是工作的,您不能關(guān)閉它。如果您不想激活它, 就應(yīng)將其設(shè)置為電源輸出最大值的電壓值。

有很多原因會(huì)導(dǎo)致過壓，包括:

1.操作人員人為失誤:操作人員可能將電壓值設(shè)置錯(cuò)誤， 超過了預(yù)定值， 也就是被測件可承受的最高電壓。

2.內(nèi)部電路故障:電源中的電路可能發(fā)生故障，導(dǎo)致輸出電壓超過預(yù)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(yù)定值的電壓。

某些電源的OVP設(shè)計(jì)在輸出上包括一個(gè)可控硅整流器(SCR)， 它可以在探測到過電壓條件時(shí)快速啟動(dòng)， 立即將輸出短路, 以防輸出電壓達(dá)到并停留

在一個(gè)高電壓值上。

SCR電路有時(shí)俗稱為"撬棍(crowbar) ”電路,因?yàn)樗淖饔镁拖袷窃谶^壓一瞬間， 把-大塊金屬撬到電源輸出端，讓輸出端短路,從而保護(hù)被測件

(DUT)不會(huì)接收到過高電壓。

不同的電源對過壓的反應(yīng)時(shí)間差別也很大。例如，是德的N6700系列模塊化電源，保護(hù)響應(yīng)時(shí)間是50微妙，而E3600系列基礎(chǔ)臺(tái)式電源，響應(yīng)時(shí)間在

幾百微秒到3ms。

在傳統(tǒng)的線性電源設(shè)計(jì)中，當(dāng)出現(xiàn)過電壓條件時(shí)，電源輸出端上的SCR便會(huì)啟動(dòng)。

圖1是線性電源的工作框圖，圖中的第4個(gè)部件是串行直通的晶體管調(diào)整器(Series Pass Transistor)。這個(gè)晶體管工作在線性區(qū)域，這也是”線性電

源”名稱的由來。

在線性電源工作過程中，- 旦出現(xiàn)過壓情況，如果該串聯(lián)直通晶體管沒有成功短路，那么 電源內(nèi)部未經(jīng)調(diào)整電壓會(huì)完全傳輸?shù)捷敵龆恕?/span>

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(dāng)OVP激活后,會(huì)發(fā)送一個(gè)信號(hào)來 關(guān)閉串聯(lián)直通晶體管。但如果該晶體管沒有成功短

路,關(guān)閉信號(hào)就失去了作用。

這時(shí)，保護(hù)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(dāng)然, SCR電路設(shè)計(jì)有足夠大的能力，可以應(yīng)對過高的電壓以及在短路后隨之而

來的電流。

如果晶體管沒有成功短路，而觸發(fā)SCR短路,電源的交流輸入線路的保險(xiǎn)絲有時(shí)會(huì)熔斷,這可以完全禁用電源，保護(hù)被測件。

在開關(guān)電源中，電源調(diào)整器包含多個(gè)大功率開關(guān)晶體管，它們有可能發(fā)生故障。

但是與線性電源調(diào)整設(shè)計(jì)電路不同,當(dāng)開關(guān)晶體管出現(xiàn)故障時(shí)，它不會(huì)在干線電壓與輸出端子之間創(chuàng)建直通的電流路徑。因此故障的開關(guān)晶體管不太會(huì)

導(dǎo)致OVP。

當(dāng)OVP由于開關(guān)調(diào)整器中的其他原因而激活時(shí)，要求所有開關(guān)功率晶體管關(guān)閉，以防任何電流流到輸出端。因此，輸出上無需放置SCR來增加過電壓

保護(hù)。

幾十年前，當(dāng)我們還在惠普年代時(shí)，OVP 就初次開始在我們的電源上使用。從那時(shí)起， OVP最為電源的基本設(shè)置,便被固定下來。我們內(nèi)部將其設(shè)置

為可能比電源的最大額定輸出高10%或20%。

后來,我們?yōu)殡娫从脩籼峁┝诵碌墓δ?使他們可以通過前面板的一個(gè)小孔，通過調(diào)整電位計(jì), 輕松自如地控制OVP設(shè)置(參見下圖2)。

OVP的可調(diào)范圍通常大約為電源最大額定輸出電壓的20%至120%。此特性- 問世,便作為附加選件配備給某些型號(hào)的電源。后來,前面板.可手

動(dòng)調(diào)節(jié)的OVP開始成為大部分高性能電源的標(biāo)準(zhǔn)配置。

隨著電子技術(shù)的進(jìn)步, OVP調(diào)節(jié)功能進(jìn)一步整合到電源中, 通過DAC進(jìn)行控制。戶可按下前面板按鈕，或通過GPIB等接口來調(diào)節(jié)OVP (參見下

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(shè)置,組可以經(jīng)過校準(zhǔn)以便改善總體精度。

對于個(gè)幾十瓦到幾十千瓦勵(lì)率的電源來講，安全保護(hù)特性就像是它的剎車系統(tǒng)。過流保護(hù)在電源的使用過程中，可以保護(hù)那些對過高電流非常敏感

的被測件，防止大電流造成損壞。

過流保護(hù)OCP

與過壓保護(hù)一樣,過流保護(hù)OCP也同等重要。這- 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(biāo)準(zhǔn)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)。過流保護(hù)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。

電流限制就是通過設(shè)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(hù)那些對過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-旦出現(xiàn)過載后，在安全方面需 要保護(hù)的程度。

通常情況下，-出現(xiàn)過流，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(jù)被測件的要求來決定。

例如，有些被測件在啟動(dòng)過程中有遠(yuǎn)超出正常工作電流的啟動(dòng)電路,在短時(shí)間內(nèi),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，被測件就無法正常啟動(dòng)。這就需要將限流的啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定一個(gè)延遲。 在高性能電源中，這是可以通過編程實(shí)現(xiàn)的。

通過將電流限制到設(shè)定最大電流值，可以對被測件提供充分的保護(hù)，使其不會(huì)在遇到過大電流時(shí)受到損壞。

當(dāng)在電流限制狀態(tài)時(shí)，如果過載消失,那么電源會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到恒電壓(CV) 工作狀態(tài)。不過,對于某些極易受過載影響的被測件來說，僅僅進(jìn)行電流限

制可能是不夠的。

在這種情況下，可以將過流保護(hù)(OCP) 與電流限制結(jié)合使用。在OCP啟動(dòng)后，當(dāng)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)過載, OCP不會(huì)立即啟動(dòng)，關(guān)閉直流電

源輸出。

OCP與過電壓保護(hù)(OVP) 的相同點(diǎn)是，在OCP啟動(dòng)而關(guān)閉電源輸出后,需要執(zhí)行輸出保護(hù)清除(Output Protect Clear)， 以使電源復(fù)位,重新啟

其輸出。

不同點(diǎn)是，OCP可以啟動(dòng)和關(guān)閉，默認(rèn)設(shè)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。

過流保護(hù)OCP的工作原理

當(dāng)在測試臺(tái).上或生產(chǎn)測試系統(tǒng)中給被測件供電時(shí)，總是必須提供足夠的安全防護(hù),防止被測件和測試設(shè)備意外受損。

除了過電流保護(hù)(OCP) 之外，系統(tǒng)直流電源還提供了許多其他特性,幫助您預(yù)防對過載極其敏感的被測件在測試過程中受到損壞!

一般性能優(yōu)良的電源， OVP響應(yīng)時(shí)間是幾十個(gè)微妙，所以可以有效的保護(hù)被測件,同樣的是德很多電源有OCP的功能，即過流保護(hù)。負(fù)載短路或者

負(fù)載電流超過設(shè)定值時(shí)，對電源本身提供保護(hù)。

當(dāng)然有些電源應(yīng)用是說當(dāng)客戶使用OCP功能時(shí)，電源一上電就會(huì)有瞬間的浪涌電流導(dǎo)致電源保護(hù)關(guān)斷, 如果客戶可以接受這個(gè)電流，是德科技有些電

源這樣的功能就是說可以通過設(shè)置OCP響應(yīng)延遲，允許浪涌電流而不進(jìn)行保護(hù)。

維安電子煙專用OVP WP1230：
OVP過壓保護(hù)芯片主要特征：如果檢測到錯(cuò)誤的輸入操作條件，WP 1230可以斷開系統(tǒng)與其輸出引腳(OUT)的連接。該系統(tǒng)具有高達(dá)32V的正過電壓保護(hù)，內(nèi)部過電壓閾值(OVLO)為6.0V，WP 1230還具有內(nèi)部過溫保護(hù)(OTP)功能，并可監(jiān)控芯片溫度以保護(hù)器件。該設(shè)備是封裝在先進(jìn)的綠色包裝。