電腦主機要穩定運作，電源很重要，電源是唯一與交流電連接的硬體，各種環境中都要保持一致的直流電，承受力可能比我們想像的還要大，因此為了保證電源與其它零組件的供電安全，電源用了各種保護，看看用了哪些措施？
電源供應器用了多少種供電保護措施？
☆輸入保護
做為電源供應器安全的第一道關卡，輸入到輸出有各樣保護措施，大概有輸入保護、輸出保護兩類，其中輸入保護是交流輸入出現異常的時候電源即刻斷開輸入，以最小代價來保障電源和其它零組件的安全。
交流輸入異常可以是“超出正常工作時所需電壓或電流”，較常見的是短路、浪湧電流和浪湧電壓。引發短路的原因很多，例如意外進水和灰塵累積。應對短路的保護零件是電源的保險絲，電源內部短路時，輸入電流會變得極大，遠超保險絲可承受的電流，保險絲在不到一秒的時間內熔斷，切斷交流電源。
▼電源的輸入保護通常佈置在一級與二級EMI電路中
一般電源保險絲只能用一次，燒斷要拆電源在裡面更換保險絲後才能用，這樣的設計很合理，因為電源的保險絲會熔斷，通常是電源內部的短路而非外在因素，這樣情況下只換一根保險絲就繼續用的話，可能會造成更大的危險，因此返廠檢修才是最好的。
而對付浪湧電流和浪湧電壓的產生就比較複雜了，可能是雷擊引發的，但更多的可能性，是開機瞬間產生的電流脈衝引發的。浪湧可以在一瞬間燒壞電路，使電源無法正常工作，想要保護電源不在浪湧中損壞，就須要有抑制浪湧的電路。
▼綠色的圓形零件就是NTC，旁邊是其配套的繼電器
目前抑制浪湧的零件，主要是NTC與MOV，NTC（Negative Temperature Coefficient）是會隨著自身溫度上升而逐漸降低電阻的負溫度係數熱敏電阻。當電源進入工作狀態的瞬間，其輸入電路中會產生比正常工作所需電流高出許多倍的浪湧電流，而此時串聯在電路中的NTC處於冷卻狀態，自身電阻值最高，可以抑制電路中過大的電流，保護後續的電路。
隨著電源的正常工作，NTC的溫度也會不斷提升，自身電阻值逐漸降低，不再影響電流的通過。在關機之後，NTC會恢復至冷卻狀態，再度以高阻態來確保電源在下一次開機中不會被浪湧電流破壞。
不過由於NTC的冷卻需要一段時間，如果在關機後短時間裡再度開機，NTC很可能會失去抑制浪湧電流的能力。因此現在不少電源都會在NTC旁並聯繼電器，在電源進入正常工作狀態後短路NTC，被短路的NTC將不再有電流經過，自身溫度就會下降，重新回到高阻態。同時這樣的設計也有利於提升電源的轉換效率，畢竟這相當於電路中減少了一個電阻（低阻態的NTC也還是電阻，同樣會消耗能量）。
▼MOV壓敏電阻與保險絲
MOV則是Metal Oxide Varistor，也就是金屬氧化物壓敏電阻，是壓敏電阻裡比較常見的一種。壓敏電阻主要用來對付浪湧電壓，一般來說會與被保護器件或裝置並聯使用，最大特點是其兩端電壓低於額定值時，其內部電阻會比較大，而當兩端電壓超過額定值後，其阻值會迅速變小，這樣就使得流過它的電流激增。因此當壓敏電阻的兩極間出現浪湧電壓的時候，壓敏電阻就可以將電壓箝位到一個相對固定的電壓值，從而實現對後級電路的保護。
而除了NTC與MOV外，部分高端電源為了進一步抑制浪湧電流和浪湧電壓，還會用上TVS（(Transient Voltage Suppressor，瞬態抑制二極管）和氣體放電管，當浪湧到來之時，TVS首先啟動將浪湧電壓控制在一定水平內，然後NTC和MOV會再進行第二次的控制，進一步抑制浪湧電流和浪湧電壓，隨後激活氣體放電管，盡可能地消除浪湧。當然這個是比較理想的狀態，目前TVS與氣體放電管基本上是高端電源的專屬，只有NTC和MOV才稱得上是電源的標配。
☆輸出保護
除了輸入保護之外，電源在輸出上也有相應的保護措施。如果說輸入保護的對象更多地是電源自身，那麼電源輸出保護更多地就是出於對整機安全的考慮了。目前電源的輸出保護主要有SCP、OCP、OVP、OTP四種，這四種也是英特爾電源設計規範中要求必須具備的電源輸出保護措施。而部分高端電源則會進一步配置OPP和UVP等進階保護措施，確保電源在各種異常狀態下都能及時關斷輸出。
☆SCP短路保護（Short Circuit Protection）
顧名思義，SCP短路保護就是在負載短路的情況下，電源主動切斷輸出，以保障負載不被損壞的措施。按照英特爾的電源設計規範，電源的每一路輸出都必須具備短路保護功能，而且在SCP短路保護實施的情況下，電源要能做到關斷並鎖死出現短路的線路，只有徹底斷電，並排除負載的短路後電源才會恢復正常工作。
SCP短路保護的判斷機制是被檢測線路的兩端阻抗小於0.1Ω，需要注意的是電源輸出的短路保護並不一定會激活電源輸入的短路保護，更多時候只是電源自己關斷輸出。只有非常極端的情況，會導致電源的輸入與輸出的短路保護都被同時激活。
☆OCP過流保護（Over Current Protection）
OCP過流保護與SCP短路保護是經常被弄混淆的一對，但是兩者的用途卻完全不同。SCP短路保護是以被測線路的兩端阻抗為判斷標準，而OCP則是以被測線路的電流為判斷標準，響應時間比起SCP也會要更長，當線路的輸出的電流大於指定值後，電源就會關斷該線路的輸出，以保證負載與電源自身的安全。
☆OVP過壓保護（Over Voltage Protection）
OVP過壓保護則與OCP過流保護類似，是線路輸出電壓超過標準之後及時關斷輸出的一種保護措施。由於過高的電壓可能會擊穿負載設備的芯片，因此過電壓保護的響應都是非常迅速的，同時它也是電源必備的保護措施。
目前英特爾的電源設計規範對過電壓保護的設定值是有給出推薦的，以+12V為例，其OVP過電壓保護的激發點最低是13.4V，最高是15.6V，通常點是在15V ，具體數值可由廠商根據產品自行製定。
☆OTP過溫保護（Over Temperature Protection）
OTP過溫保護則與電源的工作溫度有關，一般來說是依靠電源內部的各種溫度探頭來進行控制的。當電源內部溫度或者指定電路的溫度超過標准後，電源會限制甚至是關斷相應的輸出，以確保自身與負載的安全。一般來說過溫保護的激活都是因為散熱風扇失效或者電源輸出過載導致的，更多時候會是後者，因此OTP過溫保護被激活前，往往會有其它保護措施已經被激活了。
▼+12V同步整流的散熱片上有溫控探頭
☆OPP過功率保護（Over Power Protection）
與上述四種保護措施相比，OPP過功率保護並不是電源設計規範中要求的必選項目，但現在越來越多的電源廠商都用它來作為OCP過流保護和OVP過電壓保護的補充。OPP過功率保護是指電源輸出功率至超過指定值或者過載超過指定時間後關斷輸出的措施。在部分應用環境中，電源過載未必會激活OVP或OCP，但過載確實會讓電源處於不利的工作狀態，長期過載也很容易引發元器件的故障。因此OPP過功率保護的存在價值就是確保電源不會嚴重過載或者長時間過載，其與OCP與OVP的關係是補充而不是替代。
☆UVP欠壓保護（Under Voltage Protection）
UVP欠壓保護同樣是電源保護措施中的可選項目而不是必選項目，一般來說常見於高端電源，一般來說它會在線路輸出電壓低於規定值執行關斷，以保證自身安全的措施。由於大部分時刻輸出線路欠壓都是因為過電流或者短路等問題引起的，相比於UVP欠壓保護，SCP短路保護和OCP過流保護的響應會更加及時，因此UVP大部分時候都不是PC電源的標配，只有部分高端產品會作為附加功能而加入。
☆保持時間
最後我們來講一講保持時間， 什麼是電源的保持時間？從字面意思上來說那就是電源失去交流市電輸入後，依然能維持正常輸出的時間，按照目前電源的設計規範，一款合格的電源是要做到“輸入斷開後至少在一個交流週期內保持正常輸出”的，這個時間一般來說非常短暫，通常只有幾十毫秒甚至十幾毫秒。
▼下圖是海韻Prime 600 Titanium Fanless電源+12V輸出的保持時間測試結果，圖中正弦波代表的是交流輸入，可以看到在交流輸出斷開後，代表+12V輸出波形的直線依然維持了一段時間才下降為0，此時+12V輸出終止。而交流輸入終止與+12V輸出終止之間的時間差，就是海韻Prime 600 Titanium Fanless電源的+12V輸出保持時間。
那為什麼電源的保持時間也算是一種保護措施呢？實際上在日常使用中，我們碰見最多的供電問題，其實是外界供電突然斷開。突然斷電帶來的後果可大可小，比較嚴重的是數據丟失或者硬件損壞，因此PC內部的各個硬件本身都有各自的斷電保護措施，而電源的保持時間則是用來確保這些斷電保護措施可以有效執行的。
總結：一個優秀的電源通常具備多種保護措施
以上就是電源常見的保護措施，一般來說當電源出現異常的時候，都會是多個保護措施同時工作，而不僅僅是一個保護措施生效，例如說輸出功率超標的時候，電源可能會在激活OPP過功率保護的同時，OVP過電壓、OCP過電流甚至是OTP過溫保護等都會被激活，以確保電源能夠及時關斷，保證自身與負載設備的安全。
曾有電源廠商的工人說，這些保護措施去掉之後，電源的性能表現說不定會更好，畢竟在理想的狀態下，元件越少帶來的干擾就越少，越有利於提升電源的轉換效率，降低輸出紋波，提升輸出電壓的穩定度。然而理想畢竟是理想，這樣的環境在現實生活中是不存在的，沒有這些保護電路，市電輸入哪怕是波動一下，都有可能會導致電源甚至是其他硬體的損壞，因此電源的各種保護電路和保護措施都是必不可少的。
當然我們衷心希望大家的電源沒有機會用上這些保護措施，畢竟穩定運行對於電源以及PC的其他硬體來說，就是最好的保護措施。但是萬一你的PC遭遇到異常狀況，那麼電源裡面的這些保護措施，是可以幫你把損失降低到最低的。
來源
謝謝收看
留言列表
