設(shè)計工程師們都知道，電源除了要能在發(fā)生負載和線路變化、系統(tǒng)瞬變，以及噪聲等偏差的情況下提供穩(wěn)定的DC (或AC)電壓之外，還必須要保護自己免受臨時和永久性故障(內(nèi)部或外部)的影響，從而避免負載損壞。

電源保護涉及很多方面，許多案例會將以下這些方案結(jié)合使用：

過載(過電流/短路)保護

包括典型的保險絲──熔斷體(fusible link)──可在負載路徑短路或開始吸收過多電流時對電源提供保護。許多電源由于只能提供一定量的電流而會「自我限制」，因此不需要使用保險絲——但是在某些法規(guī)管制情況下會需要。標準的保險絲是透過「熔斷」(開路)而停止電流流動，因此需要進行手動更換；這在某些情況下可能造成麻煩，但在別的情況下可能又是優(yōu)點。此外，還有電子保險絲，這種產(chǎn)品可以自動重設(shè)。

限流(current limiting)和電流折返(current foldback)

這是過載保護的延伸，如果負載從電源吸收的電流超過設(shè)計極限，那么電流折返就會將輸出電流和相關(guān)的電壓降低到低于正常工作極限的值。在極端情況下，如果負載發(fā)生短路，那么電流就會被限制在最大值的一小部分，而輸出電壓顯然就會變?yōu)榱恪?/p>

欠壓鎖定(Undervoltage lockout，UVLO)

UVLO保護在發(fā)現(xiàn)其輸入端電壓太低時，可確保讓DC/DC轉(zhuǎn)換器不嘗試運作(圖1)。這可能會是一個問題：首先如果電源輸出的直流電壓太低，那么它就有可能不確定，這就可能導致系統(tǒng)問題。其次，即使電壓很低，它也可以防止 「吸血鬼」從電源耗電——這有可能耗盡系統(tǒng)正在嘗試充電的電池。UVLO還有助于上電時序(power-on sequencing)的正常運作(如果有的化)。第三，如果DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入電壓過低而無法正常運作，其本身就可能受到損壞。

圖1：隨著電源從關(guān)閉轉(zhuǎn)向完全開啟，然后再回到關(guān)閉狀態(tài)，電源會經(jīng)歷不同的模式；在此期間，如果電源的輸入電壓低于正常運作所需的最小值，那么UVLO可以確保電源不嘗試開啟而提供輸出。(圖片來源：TI)

過壓保護(overvoltage protection，OVP)

OVP會在電源內(nèi)部故障導致其輸出電壓上升到超過規(guī)定的最大值時啟動，從而保護負載免受損壞。當電壓超過某個默認水平時，OVP就會關(guān)閉電源或者對輸出進行鉗位(clamps)。OVP電路通常被稱為「撬棍」(crowbar)電路，大概是因為其作用與在電源輸出兩端放置一根金屬撬棍相同，而撬棍電路的設(shè)計最好是與電源本身無關(guān)。一種典型的撬棍電路是僅在

電源關(guān)閉(跳電)時才會重設(shè)。另一種類型則是，一旦清除了輸出電壓故障，它就會自動重設(shè)。后一種類型在引起撬棍跳開的情況很短暫時才有用，而非電源出現(xiàn)嚴重故障時。盡管現(xiàn)在大多數(shù)電源都內(nèi)建撬棍，但許多供貨商都提供了一個小型的獨立撬棍電路，而可以在需要時將其添加到現(xiàn)有電源中。

熱過載保護(Thermal overload)

如果電源的冷卻方式設(shè)計不當或無法作用(例如風扇停止、氣流阻塞)，就會發(fā)生熱過載情況。這時，電源就有可能超過其額定溫度值，從而嚴重縮短其壽命，甚至可能導致故障立即發(fā)生。解決方案很簡單：在電源內(nèi)部或電源附近設(shè)置一個溫度感測電路。如果電源超過了預(yù)設(shè)極限，那么就使電源進入靜態(tài)或停機模式。如果溫度下降，有部分溫度保險絲(thermal cutoffs)會自動使電源恢復運作，其他則不能。

反向連接保護(Reverse-connection)

如果負載被反向連接──正電源輸出接到負電源軌(negative load rail)，反之亦然──則反接保護就會阻止電流流動并使電壓歸零。在電池被斷開然后又重新連接的應(yīng)用中，例如在汽車或者電池或其連接器未被鎖定的應(yīng)用中，這種保護特別流行。其他實用的電源保護組件包括金屬氧化物變阻器(metal oxide varistor，MOV)、正溫度系數(shù)(PTC)熱敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制(TVS)二極管、氣體放電管(gas discharge tube，GDT)，以及聚合物PTC自恢復保險絲。

文章來源：ednchina Bill Schweber

編輯：ymf