可编程电源的过载保护装置通过实时监测、阈值比较、分级响应三步机制，结合硬件与软件协同控制，在检测到输出电流或功率超过安全阈值时，快速切断电源或限制输出，防止设备损坏。其核心原理与实现方式如下：

一、核心监测机制：精准捕捉过载信号

1. 电流直接检测
   • 硬件采样：通过电流互感器（CT）或霍尔效应传感器实时采集输出电流，将电流信号转换为电压信号（如采样电阻上的电压降）。
   • 功率计算：部分电源同时监测电压和电流，通过乘法器或单片机计算实时功率（功率=电压×电流），实现过功率保护。
   • 案例：艾德克斯IT6333B电源采用霍尔传感器，检测精度达±0.1%，响应时间<10μs。
2. 多参数综合监测
   • 除电流/功率外，部分电源还监测温度、电压等参数。例如，当电源内部温度超过阈值时，触发过温保护，强制降低功率或关断输出。

二、保护触发逻辑：分级响应策略

1. 恒定电流限制（Foldback Current Limit）
   • 原理：当电流超过设定阈值时，电源将输出电流限制在安全值（如额定电流的110%），避免立即关断，适用于电机启动等瞬态过载场景。
   • 案例：Chroma 6310A电源在过载时自动降低输出电压，维持电流在1.1倍额定值内。
2. 瞬时保护（Instantaneous Trip）
   • 原理：检测到短路或极端过载（如电流超过额定值300%）时，电源在微秒级时间内（通常<50μs）切断输出，防止元件烧毁。
   • 实现方式：通过硬件比较器电路直接控制开关管（如MOSFET）关断，无需软件介入。
3. 定时限与反时限保护
   • 定时限：电流超过阈值且持续时间达到预设值（如5秒）后关断，适用于需要精确控制过载时间的场景。
   • 反时限：过载越严重（电流与阈值比值越大），关断时间越短。例如，电流为阈值2倍时，1秒内关断；为3倍时，0.1秒内关断。

三、保护动作执行：硬件与软件协同控制

1. 硬件级快速切断
   • 比较器电路：将采样电压与参考电压比较，输出控制信号驱动开关管关断。
   • 继电器/断路器：部分电源通过继电器或断路器实现机械式切断，适用于高功率场景（如>1kW电源）。
   • 案例：NGL201电源采用固态继电器，关断时间<10μs，支持10万次以上操作。
2. 软件级智能控制
   • 单片机/DSP处理：采集电流/功率数据后，通过程序判断是否触发保护，并执行关断、报警或记录故障日志等操作。
   • 可编程性：用户可通过软件设置保护阈值、响应时间等参数。例如，设置过载保护电流为2.5A，响应时间为100ms。
   • 案例：LabVIEW脚本可实时监测电源输出，当电流超过阈值时自动发送OUTP OFF命令。
3. 组合限流（Hybrid Protection）
   • 硬件监测+软件控制：硬件电路快速检测过载并初步限制电流，软件负责精细调整和故障处理。
   • 优势：兼顾响应速度（硬件部分<1μs）和灵活性（软件可动态修改保护参数）。
   • 案例：Keysight N6700系列电源采用此方案，支持用户自定义保护曲线。

四、保护后的恢复与诊断

1. 自动恢复
   • 部分电源在过载解除后自动恢复输出（如NGL201电源支持“Auto-Reclose”功能），适用于间歇性过载场景。
   • 限制：需设置恢复延迟时间（如10秒），避免频繁重启导致设备损坏。
2. 手动重启
   • 严重过载或短路后，电源需手动复位（如按下前面板“Reset”按钮）或重新上电才能恢复工作。
   • 案例：Chroma 6310A电源在短路保护触发后，需断开输入电源线等待10秒再接通。
3. 故障诊断与报警
   • 日志记录：电源记录过载时间、电流值等数据，便于后续分析（如NGL201支持导出CSV格式日志）。
   • 报警输出：通过干接点、RS-232或网口发送报警信号，触发外部监控系统（如PLC）。
   • 可视化界面：软件界面显示实时电流曲线和过载报警状态（如Accessport软件中的“Alarm”标签页）。

五、典型应用场景与参数配置

1. 电池测试
   • 配置：设置恒流限制为1C速率（如2A），过载保护阈值为1.2C（2.4A），响应时间为100ms。
   • 作用：防止电池过充或短路时电流过大，保护电池和电源。
2. 电机驱动测试
   • 配置：启用反时限保护，瞬动倍数设为3倍（即电流超过3倍额定值时立即关断）。
   • 作用：应对电机堵转时的冲击电流，避免电源损坏。
3. 生产线自动化
   • 配置：通过网口远程监控多台电源，设置统一的过载保护参数，并绑定报警联动动作（如触发声光报警器）。