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超能课堂(284):电源的OCP保护与SCP保护有什么不同?

发布人:超能网时间:2021-08-21来源:工程师

在之前的《超能课堂(151):为了供电安全,PC电源采取了哪些保护措施?》文章中,我们给大家介绍了PC电源中常见的保护措施,这些保护措施不仅可以保证电源可以安全工作,同时也可以确保连接在电源上的其它硬件的使用安全。一般来说,电源会采用多种保护措施配合的方式,来应对各种不同的突发状况,比较常见的就是电源在支持OCP过电流保护的同时还会引入OPP过功率保护,以确保在一些特殊环境下电源输出功率过高但OCP过电流保护未能启动时,仍然可以及时关断电源输出。

不过各种保护措施在相互配合的同时,也难免会有功能重叠或者功能类似的地方,例如有不少同学就一直区分不了OCP过电流保护和SCP短路保护到底有什么不同,以至于把过电流引起的故障看作是短路引起的故障,甚至还以此得出“电源不具备短路保护”的结论。

对于这些看法我们其实是理解的,毕竟过流与短路在表现方式上确实非常相似,然而对于电源来说这确确实实是两种完全不同的情况,不可一概而论,OCP过电流保护与SCP短路保护都是各有用途的,不可相互代替。

OCP过电流保护与SCP短路保护有什么不同?

按照英特尔的ATX12V电源设计指南,PC电源的OCP过电流保护和SCP短路保护都是属于“Required”,也就是“必须具备”的意思,其中OCP过电流保护的要求是电源在线路输出的电流大于指定值后自动切断该线路的输出,但具体该如何配置则没有明确要求;SCP短路保护则明确要求电源的每一路输出都必须具备,而且在SCP短路保护实施的情况下,电源要做到关断所有输出并锁死出现短路的线路,而且必须要彻底断电并排除短路后电源才能解锁并恢复工作。

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SCP短路保护检测的是线路阻抗的大小而不是电流的大小

那么电源是如何判断如否需要启动OCP过电流保护或SCP短路保护的呢?在检测方式上两者存在着明显的不同,OCP过电流保护检测的是线路上的电流大小,通常方法是通过检流电阻转换出一个可以代表电流大小的电压信号,然后对这个信号进行处理后与控制器中设定的条件进行比较,一旦达到满足则视为过电流并启动保护;而SCP短路保护则是检测相应线路的阻抗,当两个线路之间的阻抗小于0.1Ω时则视为短路并启动保护。

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OCP过电流保护的设定值一般会比额定值更高,常见的幅度是15%到50%

举例说明,在一个额定电流为20A的线路上输出30A电流,此时已经是超载50%,达到了OCP过电流保护的要求,但由于线路两端上的阻抗仍然处于正常值,因此SCP短路保护并不会介入工作,实现保护功能的是OCP过电流保护;但如果这条线路的两端阻抗低于0.1Ω,那即便线路上通过的电流实际只有10A,那SCP短路保护也会马上介入并切断供电输出,以保证电源与用电设备的安全。此外OCP过电流保护也不是说超过额定电流就会马上启动,一般来说会有一个允许范围,例如说“允许在超载不超过50%的情况下持续输出10秒”等等,因此OCP过电流保护的会存在一个允许范围内的保护空白,在这个空白内是有可能损坏用电设备的。

如何确认我的电源是否具备这些保护功能?

在绝大部分的PC电源中,OCP过电流保护与SCP短路保护都是由专门的管控IC提供的,例如华硕ROG Strix 1000W雷鹰电源中使用的WT7527V管控IC,其整合的欠电压检测、过电压检测以及过电流检测器在配合外围电路的情况下,就可以实现包括SCP短路保护和OCP过电流保护在内的多种保护功能。

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实际上现在大部分电源中都有这样的一个管控IC,只需要查询到相关的资料,我们就可以大致了解到对应的电源会支持哪些保护功能。当然我们也不能说因为对应芯片的官方文档中没有相应的说明就认为其不具备或者不能实现相应的功能,以刚才提到WT7527V管控IC为例,其官方文档中只提到提欠电压检测、过电压检测以及过电流检测三个功能,但实际上你只需要通过外围电路的合理搭配,利用其欠电压检测功能就同样可以实现SCP短路保护。因此电源产品是否具备相应的功能,管控IC往往只是一个“参考”而不是“绝对”,只有通过正确的测试才能得出相应的结论。

为什么有些电源会不具备OCP过电流保护?

既然说OCP过电流保护与SCP短路保护在英特尔的都是PC电源必须具备的,那为什么有些电源在测试中却出现“不具备”的情况呢?这里面的情况就比较复杂了,一般跟电源产品的定位是有关系的,而且所谓的不具备往往也只是“部分不具备”而不是“完全不具备”。一般来说SCP短路保护这部分是不会省的,至少正规的电源厂商不会做“精简短路保护”的事情,但OCP过电流保护被精简的情况就相对常见,而且往往是出现在辅路也就是+5V与+3.3V上,+12V多数情况下都是具备OCP过电流保护的。

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部分低端电源不会为+5V与+3.3V配置OCP过电流保护,但高端产品是不会省的

会出现这种情况的电源一般定位都是主流级甚至偏低一些的,因为这个级别的电源所面对的PC往往在功耗上也比较低,本身超载可能性就不高,再加上+5V与+3.3V本身的综合功耗就不高,几乎不存在过电流的情况,出于“能省就省”的理念,辅路去除OCP过电流保护也就理所当然了。

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英特尔的ATX12V电源设计规范中对OCP过电流保护的要求其实也比较笼统

而这种情况你也不能说其不符合相应的规范,因为英特尔的ATX12V设计指南终归只是“指南”而不是“规范”和“标准”,电源厂商完全可以抛开这些要求自己开发产品,只要符合PC供电要求以及法律上要求的上市销售所必须遵守的强制规范即可。况且去掉辅路的OCP过电流保护也算不上不具备相应保护功能,毕竟最重要的+12V还是保留了OCP过电流保护。

但不完整终究是不完整,不具备完整的保护功能就意味着电源在碰上突发情况的时候,很可能保护不了自身,也保护不了用电设备,有可能会导致玩家损失惨重,在这个时候你再来后悔自己为什么不选择一个具备完善保护功能的电源就为时已晚了。因此我们一直强调,PC电源的选择要跟硬件是相匹配的,除了额定功率等基础性能要满足使用需求外,保护功能也要跟得上,这往往也是高端电源跟主流电源之间最明显差异。

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