可編程電源的過載保護(hù)裝置通過實時監(jiān)測、閾值比較、分級響應(yīng)三步機制，結(jié)合硬件與軟件協(xié)同控制，在檢測到輸出電流或功率超過安全閾值時，快速切斷電源或限制輸出，防止設(shè)備損壞。其核心原理與實現(xiàn)方式如下：
一、核心監(jiān)測機制：精準(zhǔn)捕捉過載信號
- 電流直接檢測
- 硬件采樣：通過電流互感器（CT）或霍爾效應(yīng)傳感器實時采集輸出電流，將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號（如采樣電阻上的電壓降）。
- 功率計算：部分電源同時監(jiān)測電壓和電流，通過乘法器或單片機計算實時功率（功率=電壓×電流），實現(xiàn)過功率保護(hù)。
- 案例：艾德克斯IT6333B電源采用霍爾傳感器，檢測精度達(dá)±0.1%，響應(yīng)時間<10μs。
- 多參數(shù)綜合監(jiān)測
- 除電流/功率外，部分電源還監(jiān)測溫度、電壓等參數(shù)。例如，當(dāng)電源內(nèi)部溫度超過閾值時，觸發(fā)過溫保護(hù)，強制降低功率或關(guān)斷輸出。
二、保護(hù)觸發(fā)邏輯：分級響應(yīng)策略
- 恒定電流限制（Foldback Current Limit）
- 原理：當(dāng)電流超過設(shè)定閾值時，電源將輸出電流限制在安全值（如額定電流的110%），避免立即關(guān)斷，適用于電機啟動等瞬態(tài)過載場景。
- 案例：Chroma 6310A電源在過載時自動降低輸出電壓，維持電流在1.1倍額定值內(nèi)。
- 瞬時保護(hù)（Instantaneous Trip）
- 原理：檢測到短路或極端過載（如電流超過額定值300%）時，電源在微秒級時間內(nèi)（通常<50μs）切斷輸出，防止元件燒毀。
- 實現(xiàn)方式：通過硬件比較器電路直接控制開關(guān)管（如MOSFET）關(guān)斷，無需軟件介入。
- 定時限與反時限保護(hù)
- 定時限：電流超過閾值且持續(xù)時間達(dá)到預(yù)設(shè)值（如5秒）后關(guān)斷，適用于需要精確控制過載時間的場景。
- 反時限：過載越嚴(yán)重（電流與閾值比值越大），關(guān)斷時間越短。例如，電流為閾值2倍時，1秒內(nèi)關(guān)斷；為3倍時，0.1秒內(nèi)關(guān)斷。
三、保護(hù)動作執(zhí)行：硬件與軟件協(xié)同控制
- 硬件級快速切斷
- 比較器電路：將采樣電壓與參考電壓比較，輸出控制信號驅(qū)動開關(guān)管關(guān)斷。
- 繼電器/斷路器：部分電源通過繼電器或斷路器實現(xiàn)機械式切斷，適用于高功率場景（如>1kW電源）。
- 案例：NGL201電源采用固態(tài)繼電器，關(guān)斷時間<10μs，支持10萬次以上操作。
- 軟件級智能控制
- 單片機/DSP處理：采集電流/功率數(shù)據(jù)后，通過程序判斷是否觸發(fā)保護(hù)，并執(zhí)行關(guān)斷、報警或記錄故障日志等操作。
- 可編程性：用戶可通過軟件設(shè)置保護(hù)閾值、響應(yīng)時間等參數(shù)。例如，設(shè)置過載保護(hù)電流為2.5A，響應(yīng)時間為100ms。
- 案例：LabVIEW腳本可實時監(jiān)測電源輸出，當(dāng)電流超過閾值時自動發(fā)送
OUTP OFF命令。
- 組合限流（Hybrid Protection）
- 硬件監(jiān)測+軟件控制：硬件電路快速檢測過載并初步限制電流，軟件負(fù)責(zé)精細(xì)調(diào)整和故障處理。
- 優(yōu)勢：兼顧響應(yīng)速度（硬件部分<1μs）和靈活性（軟件可動態(tài)修改保護(hù)參數(shù)）。
- 案例：Keysight N6700系列電源采用此方案，支持用戶自定義保護(hù)曲線。
四、保護(hù)后的恢復(fù)與診斷
- 自動恢復(fù)
- 部分電源在過載解除后自動恢復(fù)輸出（如NGL201電源支持“Auto-Reclose”功能），適用于間歇性過載場景。
- 限制：需設(shè)置恢復(fù)延遲時間（如10秒），避免頻繁重啟導(dǎo)致設(shè)備損壞。
- 手動重啟
- 嚴(yán)重過載或短路后，電源需手動復(fù)位（如按下前面板“Reset”按鈕）或重新上電才能恢復(fù)工作。
- 案例：Chroma 6310A電源在短路保護(hù)觸發(fā)后，需斷開輸入電源線等待10秒再接通。
- 故障診斷與報警
- 日志記錄：電源記錄過載時間、電流值等數(shù)據(jù)，便于后續(xù)分析（如NGL201支持導(dǎo)出CSV格式日志）。
- 報警輸出：通過干接點、RS-232或網(wǎng)口發(fā)送報警信號，觸發(fā)外部監(jiān)控系統(tǒng)（如PLC）。
- 可視化界面：軟件界面顯示實時電流曲線和過載報警狀態(tài)（如Accessport軟件中的“Alarm”標(biāo)簽頁）。
五、典型應(yīng)用場景與參數(shù)配置
- 電池測試
- 配置：設(shè)置恒流限制為1C速率（如2A），過載保護(hù)閾值為1.2C（2.4A），響應(yīng)時間為100ms。
- 作用：防止電池過充或短路時電流過大，保護(hù)電池和電源。
- 電機驅(qū)動測試
- 配置：啟用反時限保護(hù)，瞬動倍數(shù)設(shè)為3倍（即電流超過3倍額定值時立即關(guān)斷）。
- 作用：應(yīng)對電機堵轉(zhuǎn)時的沖擊電流，避免電源損壞。
- 生產(chǎn)線自動化
- 配置：通過網(wǎng)口遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺電源，設(shè)置統(tǒng)一的過載保護(hù)參數(shù)，并綁定報警聯(lián)動動作（如觸發(fā)聲光報警器）。
