干貨分享丨電源輸入過壓如何解決？
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2024-07-19
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一、引言
輸入過壓是指電子設備或系統中輸入端接收到的電壓超出了其設計和工作時所能承受的最大電壓范圍。這種現象通常發生在電源供應、信號處理電路、電機控制系統、通信設備、傳感器接口等多種電子和電氣系統中。特別是在工業自動化、數據中心、通信基站、電動汽車充電站等高強度應用環境中，電網波動、雷擊、設備啟動浪涌、短路故障、熱插拔等突發狀況頻繁，電源更易遭遇輸入過壓的困擾，極易造成電源輸入電壓瞬間升高，對電源系統構成重大威脅。
二、輸入過壓對電源內部的影響
在電源運行過程中，一旦輸入電壓超出本身設計范圍，即使是短暫的瞬間，也可能導致電源失效，甚至永久性損壞。那么在過壓的一瞬間，電源內部產生了什么樣的變化呢？
① 電壓應力增加：輸入電壓的增加會導致電路中各個元件承受更高的電壓，特別是變壓器的初級繞組（Np）、開關管（S）、整流二極管（D1）和電容。這可能導致器件的擊穿或永久性損壞；
② 開關管過熱：輸入過壓使得開關管在導通期間承受更大的壓降，這會增加其功耗，導致溫度上升。過熱不僅會影響開關管的壽命，嚴重時還會使其燒毀；在截止期間會因為超過器件本身能承受最高電壓而損壞；
③ 控制回路過載：過高的輸入電壓可能使控制電路的工作點偏離正常范圍，導致控制回路失靈或過載，影響開關頻率和占空比的穩定性；
④ 磁芯飽和：在某些情況下，過高的輸入電壓可能導致磁通密度超過設計值，會導致變壓器磁芯飽和，影響磁通量的正常循環，降低轉換效率，并可能產生過大的磁滯損耗。
三、輸入過壓的預防措施和解決方案
綜上所述，過高的電壓進入電源內部造成的損傷是不可逆的，電源失效的風險非常高，輸入過壓的解決方案就要內外雙管齊下，對癥下藥才能整治根本。
① 設計冗余：在電源設計階段，增加額外的電壓緩沖余量，確保電源能在一定范圍內承受輸入電壓的波動，及拓寬輸入電壓范圍；最直接的就是選用輸入電壓范圍寬的產品——如金升陽超寬壓系列，可滿足14-160V輸入正常工作，以保證在任何情況下的輸入電壓波動都在范圍內；以及金升陽305VAC全工況系列的機殼電源，可滿足戶外電壓波動需求。
② 輸入過壓保護：第一種方案可以增加TVS二極管、壓敏電阻、氣體放電管等保護元件在前端，用以吸收或分流過壓能量，防止其傳遞至電源內部，最典型的就是浪涌的外圍電路，把殘壓降到電源輸入電壓范圍內，或者直接在輸入端加入金升陽FC系列浪涌濾波器，方便快捷；第二種方案則可以直接選擇金升陽LO20系列帶有輸入過壓保護的電路，一步到位。
③ 智能監控：利用外置的微處理器或專用芯片實時監測輸入電壓，一旦檢測到DC/DC輸入端的電壓升高，立即采取保護措施，如切斷輸入、切換備用電源等。
四、結語
面對輸入過壓這一挑戰，未雨綢繆總是上策。通過綜合運用上述預防和解決策略，我們可以顯著提升電源的可靠性與安全性，為電子設備的穩定運行保駕護航。同時，金升陽擁有豐富的產品系列，如浪涌濾波器（FC系列）、機殼式DCDC電源（URF_M系列）、板載式超寬壓電源（UWTH系列）等，在追求技術創新的同時，不忘安全基石，讓每一次電力轉換都成為一次成功的旅程。
