什么在保护您的电源

没有经验的电子设计工程师通常认为一个好的电源轨只是“发生”，而更有经验的人知道，一个坚如磐石、无噪音的电源轨并不容易，但对于稳定、一致、故障来说是必不可少的。免费的系统性能。但是，电源不仅仅是提供稳定直流电压的能力，尽管负载和线路发生变化、系统瞬态、噪声和其他异常。

怎么会这样？一个好的电源不仅仅是提供电力，它还可以防止内部或外部可能发生的临时和永久性故障，并防止对系统（即其负载）造成不可修复的损坏。

在我们了解各种类型的保护之前，有必要快速了解一下四类 DC 输出电源，也称为稳压器或 DC-DC 转换器；请注意，引用的电流输出额定值只是近似区域，没有硬性或官方界限：

1） 对于较大的负载，大约 20 A 及以上，有许多现成的开放式或全金属封闭电源，适用于 AC-DC 和 DC-DC 应用

2） 对于 10 到 20 A 左右的中等负载，有模块化电源；这些通常被灌封在环氧树脂中以进行物理保护

3） 在 10 A 以下，有许多可用的 IC 需要一些外部无源和有源元件才能作为完整的电源使用

4） 最后，您可以使用单个组件（例如二极管和电容器）构建基本电源，通常与所需的小型 LDO 或开关控制器结合使用

那么，有哪些不同类型的保护呢？

a） 过载（过流/短路）保护 （OP），包括经典保险丝，可在负载路径短路或开始消耗过多电流时保护电源。许多电源“自我限制”，因为它们只能提供一定数量的电流，因此不需要保险丝。需要手动更换“熔断”（“开路”）并停止电流流动的标准保险丝；这在某些情况下是一个问题，但在其他情况下是一种美德。还有自动自复位的电子保险丝。

b） 限流和电流折返是过载保护的扩展。如果负载汲取电源的电流超过设计限制，电流折返将输出电流和相关电压降低到低于正常工作限制的值。在极端情况下，如果负载发生短路，电流会被限制在最大值的一小部分，而输出电压显然会变为零。

c） 欠压锁定 （UVLO） 确保 DC-DC 转换器在其输入端看到的输入电压过低时不会尝试运行，图 1。为什么这会是个问题？首先，如果直流电压过低，电源输出可能不确定，这会导致系统问题。其次，即使电压很低，它也可以防止“吸血鬼”从电源中汲取能量；这可能会耗尽系统正在尝试充电的电池。UVLO 还有助于上电排序（如果有）正常运行。第三，如果 DC-DC 转换器在其自身的输入太低而无法正常工作时尝试转动，则可能会损坏 DC-DC 转换器本身。

 

在电源从关闭到完全开启和返回关闭的不同模式期间，UVLO 确保电源在其输入电压低于正常运行所需的最小值时不会尝试开启并提供输出。

d） 如果电源内部故障导致其输出电压上升到超过规定的最大值并可能损坏负载，则过压保护 （OVP） 将启动。当电压超过预设水平时，OVP 会关闭电源或钳位输出。OVP 电路通常被称为“crowbar”，大概是因为它与在电源输出上放置金属 crowbar 具有相同的效果。设计合理的撬棍功能独立于电源本身。

一种撬棍只有在断电时才会复位（一旦跳闸）；在另一种类型中，一旦清除了输出电压故障，它将自行复位。当使撬棍跳闸的情况是暂时的而不是电源中的硬故障时，后一种很有用。虽然现在大多数电源都带有内置的撬棒，但许多供应商提供了一个小型的独立撬棒电路，如果需要，可以将其添加到现有电源中。

e） 如果电源的冷却方法设计不当或使用失败（风扇停止、气流受阻），则会发生热过载。然后电源可能会超过其额定温度，这会严重缩短其寿命，甚至可能导致立即故障。解决方案很简单：电源内部或附近的温度传感电路，如果电源超过预设限值，则将电源置于静态或关断模式。如果温度下降，一些热熔断器会自动允许电源恢复运行，而另一些则不会。

f） 如果负载反向连接（正电源输出到负负载轨，反之亦然），反向连接保护会阻止电流流动并将电压归零。它在电池断开然后重新连接的应用中特别受欢迎，例如在汽车中或电池没有键控的地方。

那么，您需要在供应中添加哪些类型的保护？当然，这部分取决于应用程序，但也取决于供应结构（上述项目 1 至 4）。对于金属封闭或模块化电源（电源类型 1 和 2），这些保护模式中的大多数通常是标准的并包含在内（保险丝除外）。对于类型 3，电源 IC 可能提供部分或全部保护功能，但也可以禁用它们（在某些特殊情况下是必要的，但也有风险）。反向连接是一种特殊情况，仅在有意义的地方添加。它可以通过一个简单的二极管实现，但会增加压降损耗，因此需要一个理想的二极管电路。

以应有的尊重对待您的电源：确保它受到保护并保护您的电路。你的设计和系统会感谢你的。

审核编辑：郭婷