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目前,市場上電源模塊種類繁多,不同電源產品的輸入電壓、輸出功率、功能及拓撲結構等都各不相同,其特點都是為微控制器、集成電路、數字信號處理器、模擬電路、及其他數字或模擬等負載供電。電源模塊的可靠性比較高,但也可能會發生故障,下面以ZLG致遠電子的DC-DC電源為例分析幾種常見的電源故障。
一、輸出電壓偏低
電源輸出電壓過低,會讓后級電路無法正常工作,如在微控制器系統中,負載突然增大,會拉低微控制器的供電電壓,而造成微控制器復位,這會對整個系統級的電路帶來毀滅性的打擊,會造成一子落錯全盤毀的連鎖式反應。輸出電壓過低通常是由哪些原因造成的呢?
輸出級并聯多個負載,在正常工作后,有負載需要較大的瞬態電流,造成電壓被瞬間拉低,從而影響其它并聯的負載;
輸出線路過長或過細,造成線損過大,從而在線路間產生了不小的壓降,最終導致電源模塊的輸出電壓到真正的負載兩端時,電壓偏低;
防反接二極管的壓降過大,一般二極管的正向壓降在0.2~0.6V之間,如果電源模塊輸出的是5V電壓,那么高導通壓降的二極管所產生的電壓降就會使后級電路的電壓偏低,從而不能正常工作;
模塊外圍電路中的輸入濾波電感過大,導致內阻變大,電流扼制作用增強,當后級負載突然變重時,電流供應不上而導致負載兩端的電壓偏低。
二、輸入電壓偏高
由于某些電源模塊內部的電子元器件的電壓余量設計不夠,在輸入電壓過高時,造成模塊損壞,甚至燒毀,這是就需要我們在外圍做一些保護,哪些常見原因易造成輸入電壓偏高呢?
在電源模塊輸入端進行熱插拔上電,此時其電壓尖峰及浪涌電流都較高,抗壓差的模塊會被瞬間擊穿損壞;
輸出端負載過輕,輕于10%的額定負載,對一些非線性穩壓的電源產品來說,模塊不一定會損壞,但會影響后級的一些性能,如效率偏低,模塊偏熱等;
前級供電電源的電壓沖擊導致輸入電壓偏高或產生干擾電壓,電磁兼容也較容易造成輸入電壓高,如雷擊浪涌、群脈沖。
解決方法:
確保輸出端不小于少10%的額定負載,若實際電路工作中常有空載現象,就在輸出端并接一個額定功率10%的假負載;
更換一個合理且穩定范圍的輸入電壓源,存在干擾電壓時要考慮在輸入端并上TVS管或穩壓管,也可加EMC的外圍電路。
三、模塊發熱嚴重
電源模塊在電壓轉換過程中有能量損耗,產生熱能導致模塊發熱,降低電源的轉換效率,影響電源模塊正常工作,但什么情況下會造成電源模塊發熱較嚴重呢?
使用的是線性電源模塊,由于線性電源內部的電路結構使得其功率導通壓降大,在相同的輸出功率下,線性電源模塊內部產生的損耗更大;
負載過流,超出數據手冊應用范圍使得內部關鍵器件溫度飆升;
環境溫度過高或散熱不良;
其他大發熱源熱傳遞。
解決方法
使用線性電源時要加散熱片,或選擇效率高的開關電源;
換輸出功率更大的模塊,確保有70%~80%的負載降額;
降低環境溫度,保持散熱良好。
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