原创 电源保护的那些事——电源技术和应用（29）

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。

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。

      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。