电源保护功能
电源芯片通常内置四类保护:
| 功能 | 监控对象 | 保护方式 |
|---|---|---|
| OVP(过压保护) | 输出电压超过上限 | 关断输出 |
| OCP(过流保护) | 输出电流超过上限 | 限流、打嗝或锁存(取决于芯片设计) |
| OTP(过温保护) | 芯片结温超过上限 | 降频或关断 |
| UVLO(欠压锁定) | 输入电压未达到下限 | 锁住不启动 |
电压保护:UVLO 与 OVP
UVLO 和 OVP 是一对,分别管控输入电压的下限和上限,构成一个正常工作窗口:
- 低于 UVLO 门限:芯片不启动
- 高于 OVP 门限:芯片关断输出
- 两者之间:正常工作
迟滞
两个保护门限都带迟滞(Hysteresis),即启动门限和关断门限之间存在一个差值。
以 UVLO 为例:电压升到 4.5 V 芯片才启动,但要降到 4.2 V 才关断,中间 0.3 V 的差值就是迟滞。如果没有这个差值,电压在门限附近波动时,芯片会在开和关之间反复震荡。设置迟滞就把这种临界抖动抑制住了。
OVP 同理,也有类似的迟滞设计。
过流保护的三种响应模式
OCP 是四类保护中行为最复杂的一个。同样是电流超限,不同芯片的动作方式完全不同,主要有三种:
限流(Current Limiting)
类似于直流电源的恒流模式,当电源到达或超过芯片上限时,限流功能的芯片会牺牲输出电压来保证输出电流。通常会导致输出电压下降,芯片大量发热,通常需要 OTP 功能配合。
打嗝(Hiccup)
电流超限后芯片关断,短暂间隔后再重新启动;如果故障还在,就再次关断,呈现为周期性的反复重启,直到故障消除后自动恢复正常工作。这是目前最常见的模式。
锁存(Latch-off)
电流一超限就直接关断并锁住,必须重新上电才能复位。保护最彻底,可靠性最高。
测试前应当查明目标芯片的响应模式,否则无法正确设计测试方案和判定标准。
过温保护
OTP 监控的是芯片自身的结温,而非环境温度或外壳温度。当结温爬过门限(典型值约 150 °C),芯片降频或关断以自我保护。
OTP 同样带有迟滞,例如 160 °C 关断,140 °C 才恢复。
在实际情况下,如果散热设计不足,芯片会反复经历”热到关断→降温→重新工作→又热到关断”的循环,表现为设备工作一会儿停一会儿,反复启停。
测试方法
UVLO 与 OVP
用可调电源把输入电压从低到高、再从高到低缓慢扫描,记录三个数据:
- 启动电压(UVLO 上升门限)
- 关断电压(UVLO 下降门限 / OVP 上升门限)
- 恢复电压
同时记录迟滞值(启动与关断的差值)。
OCP
- 用电子负载逐步拉电流,找到限流或关断的阈值
- 做真短路测试,示波器设为单次触发,抓取短路瞬间的电流波形
- 关注三个数据:电流冲到多高、持续多久才被压住、最终是限流/打嗝还是锁存
OTP
给芯片加热升温,记录两个温度:
- 触发温度:保护开始动作的结温
- 恢复温度:芯片重新正常工作的结温
两者的差值就是 OTP 迟滞。
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