電源保護技術(shù)及應(yīng)用

在使用電源給被測件（DUT）供電時，萬一出現(xiàn)任何異常導(dǎo)致供電的“過壓”（OV） 或者過流“（OC）， 都很容易造成DUT的損壞?。?！ 這是廣大工程師非常擔(dān)心和忌諱出現(xiàn)的問題，特別是在DUT非常昂貴或者稀有的場合。

為了避免類似的”過壓“ 或者 ”過流“ 導(dǎo)致DUT的損壞，幾乎絕大多數(shù)的電源都具備OVP和OCP,但高性能的電源除了提供OVP和OCP之外，還具備其它的更先進的保護功能。

限定設(shè)置極限（Soft Limit）

最為基本的防護就是在操作菜單中，對電壓或電流的輸入范圍進行限制。當(dāng)進行參數(shù)設(shè)定時，只允許電壓或電流在允許的范圍內(nèi)輸入，否則輸入無效。當(dāng)使用者誤操作設(shè)定了（包括通過面板或控制指令）超出范圍的電壓或電流值時，電源會忽略該設(shè)置值并發(fā)出錯誤報警。通過這種設(shè)置范圍的限定，可以避免人為的誤操作導(dǎo)致電壓過高或電流過大的異常情況。

過壓保護（OVP）

過壓保護（OVP）顧名思義就是電源通過設(shè)定一個特定的保護電壓，當(dāng)實際電壓超出了該OVP電壓時，電源迅速關(guān)斷輸出，達到保護DUT的目的。如下圖為設(shè)置了OVP 15V,雖然設(shè)定電源電壓從0V逐漸增大至20V,但當(dāng)電壓到15V時電源就出發(fā)OVP保護而關(guān)閉輸出。

過流保護（OCP）

過流保護（OCP）與OVP比較類似，主要差別是OCP監(jiān)測的是電流而OVP監(jiān)測的是電壓。當(dāng)電源檢測到電路中的電流達到或超出OCP設(shè)定值，電源將切斷其輸出，從而保護DUT因過流而損壞。如下圖為設(shè)置電流為1A,而DUT開機瞬間電流達到3A,電源花費大約500uS時間檢測到電流超出并切斷輸出。一般來說，在保護的響應(yīng)速度，OCP相比OVP會稍慢一些，而且過流損壞也主要是”熱“損傷。

需要注意的是，很多電源的過流保護OCP是允許啟用或禁用的，當(dāng)OCP禁用時，電源將工作在設(shè)定的電流值，并處于恒流CC模式，而不是切斷輸出。

即當(dāng)OCP禁用時，如果電流達到設(shè)定值，電源將保持輸出狀態(tài)和恒流CC模式，輸出電流保持在電流設(shè)定值，并繼續(xù)給DUT供電。

而當(dāng)OCP啟用時，如果電流達到設(shè)定值，電源將關(guān)閉其輸出，避免繼續(xù)給DUT供電。

當(dāng)還有一種情況，如果DUT的輸入端 具有較大的容性（電容），在DUT接入瞬間，由于電源會給DUT的電容快速充電，而此時的充電電流一般都比較大（也稱為浪涌電流），導(dǎo)致短時間電源的過流。如果這種情況下，電源立即啟動OCP,關(guān)閉輸出，則該DUT就將無法正常啟動。所以，為了克服這種正常開機的短時間”過流“行為，電源允許設(shè)置OCP啟動延時功能， 即只有連續(xù)監(jiān)測到電流”過流“,而且持續(xù)時間超出設(shè)定的時間才啟動OCP保護。

遠端禁止（Remote inhibit）

遠端禁止是一種通過外部信號，如開關(guān)，切斷電源的輸出的保護功能。

以下幾種情景可以采用遠端禁止保護：

將系統(tǒng)應(yīng)急開關(guān)連接到電源的”遠端禁止“控制端口，當(dāng)發(fā)生緊急情況，如DUT冒煙的情況下，操作員可以通過應(yīng)急開關(guān)關(guān)閉電源的輸出。

如果DUT使用多路供電，如果某一個供電通道出現(xiàn)異常，如OVP或OCP保護等，可以也通過”遠端禁止“來切斷其它供電電源關(guān)閉其輸出，達到多通道協(xié)同關(guān)閉的目的。

看門狗（Watch Dog Timer）

是德科技的一些電源具有這種獨特的”看門狗“保護功能，如N6700系列模塊化電源?！笨撮T狗“最突出的優(yōu)點是在系統(tǒng)應(yīng)用當(dāng)中，如果上位機軟件出現(xiàn)死機，無法控制電源正常關(guān)機，而導(dǎo)致電源長時間給設(shè)備供電，出現(xiàn)DUT”烤焦“的情況。

“看門狗”保護功能是通過監(jiān)測控制接口（LAN,GPIB,USG）是否依然有效，如果在超出預(yù)設(shè)定的時間窗口內(nèi)，沒有監(jiān)測到控制接口上任何指令，電源將啟動”看門狗“保護，關(guān)閉其輸出。

該保護功能在一個芯片公司得到很好的應(yīng)用。工程師要用電源給他們的芯片供電，并做長期的環(huán)境測試（高、低溫），測試需要持續(xù)數(shù)周甚至數(shù)月的時間?？蛻羰褂蒙衔粰C控制N6700電源，并周期性讀取電源的電壓、電流的回讀值。長時間運行條件下，如果上位機出現(xiàn)死機，就很可能導(dǎo)致芯片過熱而損壞。N6700的”看門狗“保護功能就可以發(fā)揮其功效，及時地切斷電源輸出，在異常情況下來保護芯片。N6700的”看門狗“的計時窗口可以在1秒至3600秒之間任意設(shè)置。