原创 电源的“刹车系统”OVP - 程控电源的技术和应用（21）

 如果我们把程控电源比作一辆汽车，那么它的保护能力更像是刹车制动系统。良好的刹车制动系统能在紧急时刻挽救众人的性命，而超强的电源保护能力，则能在关键的时刻，挽救您的黄金般贵重的原型机。 在前面的一些文章中，我们谈到了电源的不同测量能力和应用，包括静态测试、动态测试、数据采集，也谈到了电源的精度。 在随后几篇文章中，我们讲谈到程控电源的保护能力。让我们从这篇《过压保护（VOP）》开始。

OVP 是电压的一个极其重要的特性，旨在防止电源对较为灵敏的器件输入过高的电压。如果电源输出端子上的电压超过 OVP 设置，那么电源输出就会关闭，从而保护器件不会因为电压过高而损坏。一旦电源被打开，OVP 始终是工作的，您不能关闭它。 如果您不想激活它，就应将其设置为电源输出最大值的电压值。

有很多原因会导致过压， 包括：

1.      操作人员人为失误：操作人员可能将电压值设置错误， 超过了预定值， 也就是被测件可承受的最高电压

2.      内部电路故障：电源中的电路可能发生故障，导致输出电压超过预定值

3.      外部电源影响：外部电源（例如与输出并联的其它电源或电池）， 可能产生高于预定值的电压

某些电源的 OVP 设计在输出上包括一个可控硅整流器（SCR），它可以在探测到过电压条件时快速启动， 立即将输出短路，以防输出电压达到并停留在一个高电压值上。SCR 电路有时俗称为“撬棍（crowbar）”电路，因为它的作用就像是在过压一瞬间，把一大块金属撬到电源输出端，让输出端短路，从而保护被测件（DUT）不会接收到过高电压。不同的电源对过压的反应时间差别也很大。例如，安捷伦的N6700系列模块化电源，保护响应时间是50微妙，而E3600 系列基础电源，响应时间在几百微秒到3ms.

在传统的线性电源设计中，当出现过电压条件时，电源输出端上的 SCR 便会启动。图1是线性电源的工作框图，图中的第4个部件是串行直通的晶体管调整器（Series Pass Transistor） 。这个晶体管工作在线性区域，这也是“线性电源”名称的由来。有关原理的详情，请看文章 程控电源技术和应用指南（1）–线性程控电源的工作原?）。

在线性电源工作过程中，一旦出现过压情况，如果该串联直通晶体管没有成功短路， 那么电源内部未经调整电压会完全传输到输出端。 这个电压会高于电源的最大额定电压，很有可能损坏被测件。当 OVP 激活后，会发送一个信号来关闭串联直通晶体管。但如果该晶体管没有成功短路，关闭信号就失去了作用。 这时，保护被测件的唯一途径就是触发输出端上的 SCR，使输出短路。当然，SCR 电路设计有足够大的能力，可以应对过高的电压以及在短路后随之而来的电流。如果晶体管没有成功短路，而触发 SCR短路，电源的交流输入线路的保险丝有时会熔断，这可以完全禁用电源，保护被测件。

在开关电源中， 电源调整器包含多个大功率开关晶体管，它们有可能发生故障。但是与线性电源调整设计电路不同，当开关晶体管出现故障时，它不会在干线电压与输出端子之间创建直通的电流路径。因此故障的开关晶体管不太会导致 OVP。 当 OVP 由于开关调整器中的其他原因而激活时，要求所有开关功率晶体管关闭，以防任何电流流到输出端。因此，输出上无需放置 SCR 来增加过电压保护。关于开关电源的工作原理可框图，请看文章：程控电源技术和应用指南（2）–程控开关电源的工作原?

几十年前，当我们还在惠普年代时， OVP 就初次开始在我们的电源上使用。 从那时起，OVP 最为电源的基本设置，便被固定下来。 我们内部将其设置为可能比电源的最大额定输出高 10％ 或 20％。后来，我们为电源用户提供了新的功能，使他们可以通过前面板的一个小孔， 通过调整电位计，轻松自如地控制 OVP 设置（参见下图2）。OVP 的可调范围通常大约为电源最大额定输出电压的 20% 至 120%。 此特性一问世，便作为附加选件配备给某些型号的电源。再后来，前面板上可手动调节的 OVP 开始成为大部分高性能电源的标准配置。 随着电子技术的进步，OVP 调节功能进一步整合到电源中，通过 DAC 进行控制。用户可按下前面板按钮， 或通过 GPIB 等接口来调节 OVP（参见下图3）。目前，OVP 已成为几乎所有电源都必不可少的基本功能，可以轻易手动或自动设置，并且可以经过校准以便改善总体精度。

更多了解高性能电源的保护能力， 请观看安捷伦技术高手的讲解视频http://v.youku.com/v_show/id_XNTMwNzEwMzAw.html?f=17488112