电源电路|什么是过压保护(OVP) 和过流保护(OCP)？-KIA MOS管

过压保护(OVP) 和过流保护(OCP)

过压保护 OVP

过压保护 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，是徳的N6700系列模块化电源，保护响应时间是50微妙，而E3600 系列基础台式电源，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。

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。

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。

对于一个几十瓦到几十千瓦功率的电源来讲，其安全保护特性就像是它的刹车系统。过流保护在电源的使用过程中，可以保护那些对过高电流非常敏感的被测件，防止大电流造成损坏。

过流保护 OCP

与过压保护一样，过流保护 OCP 也同等重要。 这一特性已经成为程控电源，特别是高性能测试电源的一个标准配置的性能。

实际上，在高性能电源中，还有一个电流管理的功能，就是电流限制 (Current Limiting)。过流保护和电流限制并不是彼此孤立的，在实际工作中，OCP和电流限制是配合工作的。

电流限制就是通过设定电源输出的最大电流值， 将被测件可以输入的最大电流限制到安全水平，保护那些对过高电流非常敏感的被测件，防止大电流造成损坏。

限流工作模式实际上也有几种不同的方案，这取决于被测件一旦出现过载后， 在安全方面需要保护的程度。

通常情况下，一旦出现过流，电源就立刻会把电流限制在恒流。 但有些时候并不是这样，这需要根据被测件的要求来决定。

例如，有些被测件在启动过程中有远超出正常工作电流的启动电路，在短时间内，这个较大的启动电流不会对被测件产生破坏。

如果这是立即启动电流限制，被测件就无法正常启动。这就需要将限流的启动时间设定一个延迟。 在高性能电源中， 这是可以通过编程实现的。

通过将电流限制到设定最大电流值，可以对被测件提供充分的保护，使其不会在遇到过大电流时受到损坏。

当在电流限制状态时，如果过载消失，那么电源会自动恢复到恒电压（CV）工作状态。不过，对于某些极易受过载影响的被测件来说，仅仅进行电流限制可能是不够的。

在这种情况下，可以将过流保护（OCP）与电流限制结合使用。在OCP启动后，当直流电源进入电流限制状态时，OCP 会在指定时延后， 接管对直流电源的控制，关闭直流电源的输出。

工程师可以通过编程控制时延。这样， 在遇到不会对被测件造成损坏的短时间峰值电流，以及其他可接受的短时过载，OCP不会立即启动，关闭直流电源输出。 

OCP 与过电压保护（OVP）的相同点是，在OCP启动而关闭电源输出后，需要执行输出保护清除（Output Protect Clear），以使电源复位，重新启用其输出。

不同点是，OCP 可以启动和关闭， 默认设置通常是关闭；而 OVP 通常始终是启用的，不能关闭。

下图为典型的 OCP 事件。

过流保护 OCP 的工作原理

当在测试台上或生产测试系统中给被测件供电时，总是必须提供足够的安全防护，防止被测件和测试设备意外受损。

除了过电流保护（OCP）之外，系统直流电源还提供了许多其他特性，帮助您预防对过载极其敏感的被测件在测试过程中受到损坏！

一般性能优良的电源，OVP响应时间是几十个微妙，所以可以有效的保护被测件，同样的是德很多电源有 OCP 的功能，即过流保护。当负载短路或者负载电流超过设定值时，对电源本身提供保护。

当然有些电源应用是说当客户使用 OCP 功能时，电源一上电就会有瞬间的浪涌电流导致电源保护关断，如果客户可以接受这个电流，是德科技有些电源这样的功能就是说可以通过设置 OCP 响应延迟，允许浪涌电流而不进行保护。

联系方式：邹先生

联系电话：0755-83888366-8022

手机：18123972950

QQ：2880195519

联系地址：深圳市福田区车公庙天安数码城天吉大厦CD座5C1

请搜微信公众号:“KIA半导体”或扫一扫下图“关注”官方微信公众号

请“关注”官方微信公众号:提供  MOS管  技术帮助

免责声明：本网站部分文章或图片来源其它出处，如有侵权，请联系删除。