電源電路|什么是過壓保護(OVP) 和過流保護(OCP)？-KIA MOS管

過壓保護(OVP) 和過流保護(OCP)

過壓保護 OVP

過壓保護 OVP 是電壓的一個極其重要的特性，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 設置，那么電源輸出就會關閉，從而保護器件不會因為電壓過高而損壞。

一旦電源被打開，OVP始終是工作的，您不能關閉它。 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。

有很多原因會導致過壓， 包括：

1. 操作人員人為失誤：操作人員可能將電壓值設置錯誤， 超過了預定值， 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生故障，導致輸出電壓超過預定值。

3. 外部電源影響：外部電源（例如與輸出并聯的其它電源或電池）， 可能產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可控硅整流器（SCR），它可以在探測到過電壓條件時快速啟動， 立即將輸出短路，以防輸出電壓達到并停留在一個高電壓值上。

SCR 電路有時俗稱為“撬棍（crowbar）”電路，因為它的作用就像是在過壓一瞬間，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）不會接收到過高電壓。

不同的電源對過壓的反應時間差別也很大。例如，是徳的N6700系列模塊化電源，保護響應時間是50微妙，而E3600 系列基礎臺式電源，響應時間在幾百微秒到3ms。

在傳統的線性電源設計中，當出現過電壓條件時，電源輸出端上的 SCR 便會啟動。

圖1是線性電源的工作框圖，圖中的第4個部件是串行直通的晶體管調整器（Series Pass Transistor） 。這個晶體管工作在線性區域，這也是“線性電源”名稱的由來。

在線性電源工作過程中，一旦出現過壓情況，如果該串聯直通晶體管沒有成功短路， 那么電源內部未經調整電壓會完全傳輸到輸出端。 

這個電壓會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，會發送一個信號來關閉串聯直通晶體管。但如果該晶體管沒有成功短路，關閉信號就失去了作用。

這時，保護被測件的唯一途徑就是觸發輸出端上的 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 SCR 短路，電源的交流輸入線路的保險絲有時會熔斷，這可以完全禁用電源，保護被測件。

在開關電源中， 電源調整器包含多個大功率開關晶體管，它們有可能發生故障。

但是與線性電源調整設計電路不同，當開關晶體管出現故障時，它不會在干線電壓與輸出端子之間創建直通的電流路徑。因此故障的開關晶體管不太會導致 OVP。

當 OVP 由于開關調整器中的其他原因而激活時，要求所有開關功率晶體管關閉，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。

幾十年前，當我們還在惠普年代時， OVP 就初次開始在我們的電源上使用。 從那時起，OVP 最為電源的基本設置，便被固定下來。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，我們為電源用戶提供了新的功能，使他們可以通過前面板的一個小孔， 通過調整電位計，輕松自如地控制 OVP 設置（參見下圖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%。 此特性一問世，便作為附加選件配備給某些型號的電源。再后來，前面板上可手動調節的 OVP 開始成為大部分高性能電源的標準配置。

隨著電子技術的進步，OVP 調節功能進一步整合到電源中，通過 DAC 進行控制。用戶可按下前面板按鈕， 或通過 GPIB 等接口來調節 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，可以輕易手動或自動設置，并且可以經過校準以便改善總體精度。

對于一個幾十瓦到幾十千瓦功率的電源來講，其安全保護特性就像是它的剎車系統。過流保護在電源的使用過程中，可以保護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 OCP

與過壓保護一樣，過流保護 OCP 也同等重要。 這一特性已經成為程控電源，特別是高性能測試電源的一個標準配置的性能。

實際上，在高性能電源中，還有一個電流管理的功能，就是電流限制 (Current Limiting)。過流保護和電流限制并不是彼此孤立的，在實際工作中，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。

限流工作模式實際上也有幾種不同的方案，這取決于被測件一旦出現過載后， 在安全方面需要保護的程度。

通常情況下，一旦出現過流，電源就立刻會把電流限制在恒流。 但有些時候并不是這樣，這需要根據被測件的要求來決定。

例如，有些被測件在啟動過程中有遠超出正常工作電流的啟動電路，在短時間內，這個較大的啟動電流不會對被測件產生破壞。

如果這是立即啟動電流限制，被測件就無法正常啟動。這就需要將限流的啟動時間設定一個延遲。 在高性能電源中， 這是可以通過編程實現的。

通過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，使其不會在遇到過大電流時受到損壞。

當在電流限制狀態時，如果過載消失，那么電源會自動恢復到恒電壓（CV）工作狀態。不過，對于某些極易受過載影響的被測件來說，僅僅進行電流限制可能是不夠的。

在這種情況下，可以將過流保護（OCP）與電流限制結合使用。在OCP啟動后，當直流電源進入電流限制狀態時，OCP 會在指定時延后， 接管對直流電源的控制，關閉直流電源的輸出。

工程師可以通過編程控制時延。這樣， 在遇到不會對被測件造成損壞的短時間峰值電流，以及其他可接受的短時過載，OCP不會立即啟動，關閉直流電源輸出。 

OCP 與過電壓保護（OVP）的相同點是，在OCP啟動而關閉電源輸出后，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。

不同點是，OCP 可以啟動和關閉， 默認設置通常是關閉；而 OVP 通常始終是啟用的，不能關閉。

下圖為典型的 OCP 事件。

過流保護 OCP 的工作原理

當在測試臺上或生產測試系統中給被測件供電時，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，幫助您預防對過載極其敏感的被測件在測試過程中受到損壞！

一般性能優良的電源，OVP響應時間是幾十個微妙，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，即過流保護。當負載短路或者負載電流超過設定值時，對電源本身提供保護。

當然有些電源應用是說當客戶使用 OCP 功能時，電源一上電就會有瞬間的浪涌電流導致電源保護關斷，如果客戶可以接受這個電流，是德科技有些電源這樣的功能就是說可以通過設置 OCP 響應延遲，允許浪涌電流而不進行保護。

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