电源输入过压的预防措施和解决方案

摘要：输入过压对电源来说一直都是应用难点。本文从几个方面简述了输入过压的产生和影响，同时提供解决方案，供大家学习参考。

输入过压是指电子设备或系统中输入端接收到的电压超出了其设计和工作时所能承受的最大电压范围。这种现象通常发生在电源供应、信号处理电路、电机控制系统、通信设备、传感器接口等多种电子和电气系统中。特别是在工业自动化、数据中心、通信基站、电动汽车充电站等高强度应用环境中，电网波动、雷击、设备启动浪涌、短路故障、热插拔等突发状况频繁，电源更易遭遇输入过压的困扰，极易造成电源输入电压瞬间升高，对电源系统构成重大威胁。

01 输入过压对电源内部的影响

在电源运行过程中，一旦输入电压超出本身设计范围，即使是短暂的瞬间，也可能导致电源失效，甚至永久性损坏。那么在过压的一瞬间，电源内部产生了什么样的变化呢？

① 电压应力增加：输入电压的增加会导致电路中各个元件承受更高的电压，特别是变压器的初级绕组（Np）、开关管（S）、整流二极管（D1）和电容。这可能导致器件的击穿或永久性损坏；

②开关管过热：输入过压使得开关管在导通期间承受更大的压降，这会增加其功耗，导致温度上升。过热不仅会影响开关管的寿命，严重时还会使其烧毁；在截止期间会因为超过器件本身能承受最高电压而损坏；

③ 控制回路过载：过高的输入电压可能使控制电路的工作点偏离正常范围，导致控制回路失灵或过载，影响开关频率和占空比的稳定性；

④磁芯饱和：在某些情况下，过高的输入电压可能导致磁通密度超过设计值，会导致变压器磁芯饱和，影响磁通量的正常循环，降低转换效率，并可能产生过大的磁滞损耗。

02输入过压的预防措施和解决方案

综上所述，过高的电压进入电源内部造成的损伤是不可逆的，电源失效的风险非常高，输入过压的解决方案就要内外双管齐下，对症下药才能整治根本。

① 设计冗余：在电源设计阶段，增加额外的电压缓冲余量，确保电源能在一定范围内承受输入电压的波动，及拓宽输入电压范围；最直接的就是选用输入电压范围宽的产品——如金升阳超宽压系列，可满足14-160V输入正常工作，以保证在任何情况下的输入电压波动都在范围内；以及金升阳305VAC全工况系列的机壳电源，可满足户外电压波动需求。

② 输入过压保护：第一种方案可以增加TVS二极管、压敏电阻、气体放电管等保护元件在前端，用以吸收或分流过压能量，防止其传递至电源内部，最典型的就是浪涌的外围电路，把残压降到电源输入电压范围内，或者直接在输入端加入金升阳FC系列浪涌滤波器，方便快捷；第二种方案则可以直接选择金升阳LO20系列带有输入过压保护的电路，一步到位。

③ 智能监控：利用外置的微处理器或专用芯片实时监测输入电压，一旦检测到DC/DC输入端的电压升高，立即采取保护措施，如切断输入、切换备用电源等。

03 结语

面对输入过压这一挑战，未雨绸缪总是上策。通过综合运用上述预防和解决策略，我们可以显著提升电源的可靠性与安全性，为电子设备的稳定运行保驾护航。同时，金升阳拥有丰富的产品系列，如浪涌滤波器（FC系列）、机壳式DCDC电源（URF_M系列）、板载式超宽压电源（UWTH系列）等，在追求技术创新的同时，不忘安全基石，让每一次电力转换都成为一次成功的旅程。