沒有經(jīng)驗的電子設計工程師通常認為一個好的電源軌只是“發(fā)生”，而更有經(jīng)驗的人知道，一個堅如磐石、無噪音的電源軌并不容易，但對于穩(wěn)定、一致、故障來說是必不可少的。免費的系統(tǒng)性能。但是，電源不僅僅是提供穩(wěn)定直流電壓的能力，盡管負載和線路發(fā)生變化、系統(tǒng)瞬態(tài)、噪聲和其他異常。

怎么會這樣？一個好的電源不僅僅是提供電力，它還可以防止內(nèi)部或外部可能發(fā)生的臨時和永久性故障，并防止對系統(tǒng)（即其負載）造成不可修復的損壞。

在我們了解各種類型的保護之前，有必要快速了解一下四類 DC 輸出電源，也稱為穩(wěn)壓器或 DC-DC 轉(zhuǎn)換器；請注意，引用的電流輸出額定值只是近似區(qū)域，沒有硬性或官方界限：

1） 對于較大的負載，大約 20 A 及以上，有許多現(xiàn)成的開放式或全金屬封閉電源，適用于 AC-DC 和 DC-DC 應用

2） 對于 10 到 20 A 左右的中等負載，有模塊化電源；這些通常被灌封在環(huán)氧樹脂中以進行物理保護

3） 在 10 A 以下，有許多可用的 IC 需要一些外部無源和有源元件才能作為完整的電源使用

4） 最后，您可以使用單個組件（例如二極管和電容器）構(gòu)建基本電源，通常與所需的小型 LDO 或開關控制器結(jié)合使用

那么，有哪些不同類型的保護呢？

a） 過載（過流/短路）保護 （OP），包括經(jīng)典保險絲，可在負載路徑短路或開始消耗過多電流時保護電源。許多電源“自我限制”，因為它們只能提供一定數(shù)量的電流，因此不需要保險絲。需要手動更換“熔斷”（“開路”）并停止電流流動的標準保險絲；這在某些情況下是一個問題，但在其他情況下是一種美德。還有自動自復位的電子保險絲。

b） 限流和電流折返是過載保護的擴展。如果負載汲取電源的電流超過設計限制，電流折返將輸出電流和相關電壓降低到低于正常工作限制的值。在極端情況下，如果負載發(fā)生短路，電流會被限制在最大值的一小部分，而輸出電壓顯然會變?yōu)榱恪?/p>

c） 欠壓鎖定 （UVLO） 確保 DC-DC 轉(zhuǎn)換器在其輸入端看到的輸入電壓過低時不會嘗試運行，圖 1。為什么這會是個問題？首先，如果直流電壓過低，電源輸出可能不確定，這會導致系統(tǒng)問題。其次，即使電壓很低，它也可以防止“吸血鬼”從電源中汲取能量；這可能會耗盡系統(tǒng)正在嘗試充電的電池。UVLO 還有助于上電排序（如果有）正常運行。第三，如果 DC-DC 轉(zhuǎn)換器在其自身的輸入太低而無法正常工作時嘗試轉(zhuǎn)動，則可能會損壞 DC-DC 轉(zhuǎn)換器本身。

在電源從關閉到完全開啟和返回關閉的不同模式期間，UVLO 確保電源在其輸入電壓低于正常運行所需的最小值時不會嘗試開啟并提供輸出。

d） 如果電源內(nèi)部故障導致其輸出電壓上升到超過規(guī)定的最大值并可能損壞負載，則過壓保護 （OVP） 將啟動。當電壓超過預設水平時，OVP 會關閉電源或鉗位輸出。OVP 電路通常被稱為“crowbar”，大概是因為它與在電源輸出上放置金屬 crowbar 具有相同的效果。設計合理的撬棍功能獨立于電源本身。

一種撬棍只有在斷電時才會復位（一旦跳閘）；在另一種類型中，一旦清除了輸出電壓故障，它將自行復位。當使撬棍跳閘的情況是暫時的而不是電源中的硬故障時，后一種很有用。雖然現(xiàn)在大多數(shù)電源都帶有內(nèi)置的撬棒，但許多供應商提供了一個小型的獨立撬棒電路，如果需要，可以將其添加到現(xiàn)有電源中。

e） 如果電源的冷卻方法設計不當或使用失敗（風扇停止、氣流受阻），則會發(fā)生熱過載。然后電源可能會超過其額定溫度，這會嚴重縮短其壽命，甚至可能導致立即故障。解決方案很簡單：電源內(nèi)部或附近的溫度傳感電路，如果電源超過預設限值，則將電源置于靜態(tài)或關斷模式。如果溫度下降，一些熱熔斷器會自動允許電源恢復運行，而另一些則不會。

f） 如果負載反向連接（正電源輸出到負負載軌，反之亦然），反向連接保護會阻止電流流動并將電壓歸零。它在電池斷開然后重新連接的應用中特別受歡迎，例如在汽車中或電池沒有鍵控的地方。

那么，您需要在供應中添加哪些類型的保護？當然，這部分取決于應用程序，但也取決于供應結(jié)構(gòu)（上述項目 1 至 4）。對于金屬封閉或模塊化電源（電源類型 1 和 2），這些保護模式中的大多數(shù)通常是標準的并包含在內(nèi)（保險絲除外）。對于類型 3，電源 IC 可能提供部分或全部保護功能，但也可以禁用它們（在某些特殊情況下是必要的，但也有風險）。反向連接是一種特殊情況，僅在有意義的地方添加。它可以通過一個簡單的二極管實現(xiàn)，但會增加壓降損耗，因此需要一個理想的二極管電路。

以應有的尊重對待您的電源：確保它受到保護并保護您的電路。你的設計和系統(tǒng)會感謝你的。

審核編輯：郭婷