Перейти к содержанию

Защита от перенапряжения (OVP)

Неправильный адаптер, выброс при отключении индуктивной нагрузки или отказ стабилизатора — и на плату приходит напряжение выше допустимого. Защита от перенапряжения следит за ним и при превышении порога отключает питание, ограничивает его или замыкает накоротко, чтобы сработал предохранитель.

Обновлено Редакция GAW

Защита от перенапряжения (overvoltage protection, OVP) — схема, которая при превышении напряжением питания заданного порога отключает нагрузку, ограничивает напряжение или замыкает шину, чтобы сработал предохранитель (такую схему с тиристором называют crowbar, «кроубар»). Она нужна против длительных ошибок: перепутанный адаптер на 19 В вместо 12, отказ стабилизатора, неверная настройка источника.

Способы

СпособКак работаетПример
Отключение ключомключ на входе размыкается при превышении порогаэлектронный предохранитель TPS259573: порог задаёт делитель на EN/OVLO
Ограничение ключомключ ограничивает выход, избыток рассеивается в нёмTPS25954x: выход 13,55 В за 5 мкс
Замыкание шины (crowbar)тиристор замыкает шину, сгорает предохранительTL431 + тиристор, рис. 25 onsemi
Ограничение диодомэлемент рассеивает избыток энергииTVS-диод — для коротких выбросов
Защёлкивание источникаисточник выключается до перезапускаблок питания ATX

Порог тиристорной защиты на TL431 задаёт делитель так же, как выход стабилизатора:

Uсрабат=(1+R1R2)⋅UREF,UREF≈2,495 В.U_\text{срабат} = \left(1 + \frac{R_1}{R_2}\right) \cdot U_\text{REF}, \qquad U_\text{REF} \approx 2{,}495\ \text{В}.

Где встречается

  • Электронный предохранитель (eFuse) — у TI TPS25954x при входе выше 13,7 В (13,3–14,3 В по разбросу) выход за 5 мкс при токе 4 А ограничивается на 13,55 В; избыток рассеивается в ключе, и при долгом перенапряжении срабатывает тепловая защита. TPS259573 вместо этого отключает выход по порогу, заданному делителем.
  • Блок питания ATX — по руководству Intel для ATX 3.1 шина +12 В должна защёлкиваться при 13,4–15,6 В, +5 В — при 5,74–7,0 В, +3,3 В — при 3,76–4,3 В.
  • Платы защиты аккумуляторов — отключают заряд, когда напряжение ячейки превышает порог, см. плата защиты аккумулятора.

Не путать OVP с TVS-диодом: TVS рассчитан на импульсы и рассеивает их энергию в себе, а длительное перенапряжение его разрушит. Обычно их ставят вместе. Цепочка защиты входа с расчётами — в статье «Защита входа питания», опорный источник для тиристорной защиты — TL431, порог по делителю посчитает калькулятор TL431.

Частые вопросы

Чем OVP отличается от TVS-диода?

TVS-диод ограничивает короткие выбросы — микро- и миллисекунды — и рассеивает их энергию в себе; длительное превышение напряжения он не выдержит. OVP рассчитана на постоянное перенапряжение, например неправильный адаптер: она отключает или замыкает питание. Их часто ставят вместе: TVS для выбросов, OVP для длительной ошибки.

Как работает тиристорная защита (crowbar)?

Порог задаёт TL431 с делителем: когда напряжение превышает (1 + R1/R2)·2,495 В, TL431 открывает тиристор, и тот замыкает шину питания накоротко. Ток короткого замыкания пережигает предохранитель перед защитой, и питание отключается. Схема есть на рис. 25 даташита onsemi TL431.

Как быстро срабатывает защита в eFuse?

У TI TPS25954x при входе выше 13,7 В (13,3–14,3) выход за 5 мкс при токе 4 А ограничивается на 13,55 В и остаётся ограниченным, пока перенапряжение держится. Избыток рассеивается во внутреннем ключе, и при долгом перенапряжении срабатывает тепловая защита. Против очень коротких выбросов TI всё равно советует TVS на входе.

Источники

  1. Texas Instruments. TPS2595xx 2.7 V to 18 V, 4-A, 34-mΩ eFuse With Fast Overvoltage Protection (SLVSE57C, revised April 2018) — разд. 8.3.2.2: TPS25954x при входе выше порога OVC 13,7 В (13,3–14,3) ограничивает выход на VCLAMP 13,55 В (13–14,1) за tOVC — 5 мкс при 4 А, пока перенапряжение держится; при долгом перенапряжении нагрев ключа ведёт к тепловому отключению; TPS259573 — отключение по порогу, заданному делителем на выводе EN/OVLO; разд. 10 — TVS или Шоттки против переходных процессов на входе
  2. onsemi. TL431A, B Series: Programmable Precision References (TL431/D, Rev. 45, November 2025) — рис. 25: тиристорный кроубар, порог Vout(trip) = (1 + R1/R2)·Vref; Vref 2,495 В тип.
  3. Intel. ATX Version 3 Multi Rail Desktop Platform Power Supply Design Guide, документ 336521-2.1a, редакция 2.1a (ноябрь 2023), соответствует ATX 3.1 — разд. 4.5.1, табл. 4-13: защита от перенапряжения с защёлкиванием — шина +12 В 13,4/15,0/15,6 В (мин./тип./макс.), +5 В 5,74/6,3/7,0 В, +3,3 В 3,76/4,2/4,3 В
  4. Vishay. Transient Voltage Suppressors (TVS) for Automotive Electronic Protection (doc. 88490, revision 09-Aug-10) — TVS ограничивает кратковременные выбросы; определения VWM, VBR, VC; отказавший TVS замыкается накоротко

Нашли ошибку?

Смотрите также