可編程電源的電壓保護上限應設置多少？

可編程電源的電壓保護上限（過壓保護閾值，OVP）需根據(jù)負載的電壓耐受能力、電源的輸出特性、應用場景的安全裕度三方面綜合確定，其核心原則是：在確保負載安全的前提下，避免因誤觸發(fā)保護導致測試中斷，同時預留足夠的動態(tài)響應空間。以下是具體設置方法與案例：

一、確定OVP的核心依據(jù)

1. 負載的電壓耐受上限

• 查閱數(shù)據(jù)手冊：
  負載（如芯片、模塊、設備）通常會在數(shù)據(jù)手冊中明確標注最大工作電壓（V_max）和絕對最大額定電壓（V_abs_max）。
  • V_max：負載長期穩(wěn)定工作的最高電壓（如某LDO穩(wěn)壓器的V_max=3.6V）。
  • V_abs_max：負載可承受的瞬時最高電壓（如同一LDO的V_abs_max=4.5V），超過此值可能導致永久性損壞。
  • OVP設置原則：
    • 必須低于V_abs_max（通常留10%~20%余量），例如V_abs_max=4.5V時，OVP≤4.0V。
    • 建議高于V_max（留5%~10%余量），避免負載在正常電壓波動時觸發(fā)保護。例如V_max=3.6V時，OVP≥3.8V。
• 動態(tài)負載的電壓尖峰：
  對感性負載（如電機、繼電器）或開關(guān)電源，需考慮關(guān)斷時產(chǎn)生的反向電動勢或開關(guān)噪聲導致的電壓尖峰。
  • 測試方法：用示波器（帶寬≥100MHz）監(jiān)測負載輸入端的電壓波形，記錄峰值電壓（如電機關(guān)斷時產(chǎn)生5V尖峰）。
  • OVP調(diào)整：若尖峰電壓為5V，且負載V_abs_max=6V，則OVP可設為5.5V（留0.5V余量）。

2. 電源的輸出精度與紋波

• 電源的穩(wěn)態(tài)精度：
  可編程電源的輸出電壓通常存在±0.1%~±0.5%的誤差（如標稱24V電源，實際輸出可能在23.976V~24.024V之間）。
  • OVP補償：若電源精度為±0.2%，且負載V_max=24V，則OVP需至少高于24V×(1+0.2%)=24.048V，建議設為24.1V（留0.052V余量）。
• 輸出紋波與噪聲：
  開關(guān)電源的輸出紋波（如100mVpp）可能疊加在直流電壓上，導致瞬時電壓超過設定值。

  • OVP調(diào)整：若紋波峰峰值為100mV，且負載V_max=12V，則OVP需高于12V+50mV=12.05V（取紋波峰值的一半作為補償）。

二、不同應用場景的OVP設置案例

案例1：消費電子芯片測試（如手機電源管理芯片）

• 負載特性：
  • 芯片工作電壓范圍：3.0V~3.6V（V_max=3.6V）。
  • 絕對最大額定電壓：4.5V（V_abs_max=4.5V）。
• 電源特性：
  • 輸出精度：±0.1%（如3.6V電源，實際輸出3.5964V~3.6036V）。
  • 輸出紋波：20mVpp。
• OVP設置：
  • 理論下限：高于V_max=3.6V，建議3.65V（留1.4%余量）。
  • 實際上限：低于V_abs_max=4.5V，建議4.0V（留11.1%余量）。
  • 最終值：取3.65V~4.0V之間的中間值，如3.8V（兼顧安全與穩(wěn)定性）。

案例2：工業(yè)電機驅(qū)動測試

• 負載特性：
  • 電機額定電壓：24V，允許波動范圍：20V~28V（V_max=28V）。
  • 關(guān)斷時反向電動勢：可達35V（瞬時尖峰）。
• 電源特性：
  • 輸出精度：±0.5%（如24V電源，實際輸出23.88V~24.12V）。
  • 輸出紋波：50mVpp。
• OVP設置：
  • 必須低于反向電動勢：35V×0.8=28V（留20%余量）。
  • 建議高于V_max：28V×1.05=29.4V（留5%余量）。
  • 沖突處理：因反向電動勢（35V）遠高于V_max（28V），需在電機兩端并聯(lián)TVS管（如30V/5A型號）鉗位電壓，再將OVP設為29V（高于V_max但低于TVS鉗位電壓）。

案例3：醫(yī)療設備電源冗余設計

• 負載特性：
  • 設備工作電壓：12V，允許波動范圍：11.4V~12.6V（V_max=12.6V）。
  • 安全標準要求：輸出電壓不得超過13.2V（IEC 60601-1）。
• 電源特性：
  • 雙電源并聯(lián)，單電源故障時另一電源需維持輸出。
  • 輸出精度：±0.2%（如12V電源，實際輸出11.976V~12.024V）。
• OVP設置：

  • 單電源模式：OVP=12.6V×1.05=13.23V（但需符合安全標準，故設為13.2V）。

  • 雙電源模式：因并聯(lián)后電壓波動更小，OVP可適當降低至13.0V（留額外余量）。

三、OVP設置的通用步驟

1. 獲取負載參數(shù)：
   • 從數(shù)據(jù)手冊中提取V_max和V_abs_max。
   • 測試動態(tài)負載的電壓尖峰（如有必要）。
2. 評估電源特性：
   • 測量電源的實際輸出精度（如用萬用表校準）。
   • 用示波器監(jiān)測輸出紋波（帶寬≥100MHz，探頭×10檔）。
3. 計算OVP范圍：
   • 下限：V_max × (1 + 電源精度誤差 + 紋波補償系數(shù)）。
   • 上限：V_abs_max × (1 - 安全余量系數(shù)，通常10%~20%）。
4. 選擇最終值：
   • 若下限<上限，取中間值（如3.65V~4.0V選3.8V）。
   • 若下限>上限（如因動態(tài)尖峰導致），需通過外部電路（如TVS管）降低尖峰，再重新計算。
5. 驗證與調(diào)整：

   • 用可調(diào)電源逐步升高輸出電壓，觀察負載和電源的響應。

   • 若保護觸發(fā)過早，適當提高OVP；若負載損壞，立即降低OVP并檢查原因。

四、常見誤區(qū)與解決方案

總結(jié)：OVP設置的“黃金法則”

• 安全優(yōu)先：OVP必須低于負載的絕對最大額定電壓（V_abs_max），且預留10%~20%余量。
• 穩(wěn)定兼容：OVP需高于負載的最大工作電壓（V_max），并考慮電源的精度誤差和輸出紋波。
• 動態(tài)適配：對感性負載或開關(guān)電源，需通過外部電路抑制電壓尖峰，再設置OVP。
• 案例參考：
  • 消費電子芯片：OVP=V_max×1.05（如3.6V→3.8V）。
  • 工業(yè)電機：OVP=min(V_max×1.05, TVS鉗位電壓×0.8)（如28V→29V）。
  • 醫(yī)療設備：OVP=安全標準上限（如13.2V）。

通過科學計算與實際測試結(jié)合，可確保OVP在保護負載的同時，避免誤動作影響測試效率。