電源模塊憑借其模塊化的設(shè)計,讓用戶能夠最大程度的縮減產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)周期,其用法簡單,但大家真的會用電源模塊嗎?若電源模塊使用不當產(chǎn)生破壞力將是十分巨大的,我們應該如何防范呢?本文將為您一一揭曉。
電源模塊的使用故障主要分為兩大類:參數(shù)異常和使用異常。筆者上一篇文章《【工程筆記】如何快速定位與排除電源模塊故障(上篇)》已經(jīng)為大家介紹了電源參數(shù)異常問題原因以及相應的解決方案,本次將分析較為常見的電源模塊使用異常故障問題。較于參數(shù)異常問題,這一類問題的破壞力更大,稍有差池可能會造成極大的經(jīng)濟損失,本文將根據(jù)影響程度從小到大為大家分析不同的異常產(chǎn)生原因,希望這篇文章中的技術(shù)干貨對各位工程師的電源模塊應用電路設(shè)計有所幫助,不幸遇到的話,也能快速的排查故障,進行優(yōu)化。
一、電源模塊啟動困難
首先是破壞力較小的情況——電源模塊在啟動中出現(xiàn)啟動困難,甚至啟動不了。大家在使用電源模塊過程中可能會出現(xiàn)電源模塊輸出端電壓正常,輸出端就是沒有任何輸出,電源模塊也無損壞,是什么原因呢?具體原因如下所示:
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外接電容過大;
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容性負載過大;
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負載電流過大;
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輸入電源功率不夠。
 
針對這一類問題,可以通過調(diào)整輸出端的電容以及負載或調(diào)整輸入端的功率進行改善,具體如下所示:
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外接電容過大,在電源模塊啟動時向其充電較長時間,難以啟動,需要選擇合適的容性負載;
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容性負載過大時需可先串聯(lián)一個合適的電感;
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輸出負載過重是會造成啟動時間延長,選擇合適負載;
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換用功率更大的輸入電源。
 
二、模塊發(fā)熱嚴重
較啟動困難而言,更為嚴重的使用異常情況是電源模塊在使用的時候發(fā)熱很嚴重。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的根本原因是由于電源模塊在電壓轉(zhuǎn)換過程中有能量損耗,產(chǎn)生熱能導致模塊發(fā)熱,降低電源的轉(zhuǎn)換效率。這會影響電源模塊正常工作,并且可能會影響周圍其他器件的性能,這種情況需要馬上排查。那么什么情況下會造成電源模塊發(fā)熱較嚴重呢?具體原因如下所示:
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使用的是線性電源模塊;
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負載過流;
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負載太?。贺撦d功率小于模塊電源輸出功率的10%,都會有可能會導致模塊發(fā)熱(效率太低);
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環(huán)境溫度過高或散熱不良。
 
熱成像儀觀測下的發(fā)熱電源模塊如圖1所示:
圖1 電源模塊熱成像圖
針對這一類問題,可以通過外在環(huán)境的優(yōu)化或通過調(diào)整負載來改善,具體如下所示:
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使用線性電源時要加散熱片;
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提高電源模塊的負載,確保不小于10%的額定負載;
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降低環(huán)境溫度,保持散熱良好。
 
三、模塊電源損壞較快
那么比電源模塊發(fā)熱更為嚴重的使用異常情況自不必多說,那就是這個電源模塊直接損壞了。那么電源模塊使用沒多久就損壞,并且更換后沒幾天又壞了,這是什么原因?qū)е碌哪??首先需要排除掉是否是使用劣質(zhì)的電源這一情況,那么還有哪些因素會導致這一問題呢?具體原因如下所示:
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輸出負載過輕使其可靠性降低所致;
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輸出端電容過大導致模塊啟動時造成損壞;
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輸入端電壓長期偏高導致模塊輸入端開關(guān)管損壞。
 
圖2 電源模塊損壞
這一類問題也是負載不匹配導致的,可以通過改變輸出負載、電容或者改變合適的輸入電壓通過改善,具體如下:
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確保輸出端不小于少10%的額定負載,若實際電路工作中會有空載現(xiàn)象,就在輸出端并接一個額定功率10%的假負載;
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選取符合電源模塊技術(shù)手冊規(guī)格的電容;
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選擇合適的輸入電壓。
 
四、電源模塊上電后快速燒毀
較于上一種電源模塊損壞的情況而言,更可怕的情況就是,不僅壞了電源甚至把整個電路都燒毀了。具體的現(xiàn)象就是電源模塊剛上電就燒毀冒煙了,輸入端的電容炸裂,如圖3所示,這一類問題是最為嚴重的,需要在前期設(shè)計中盡量避免,那么若是已經(jīng)發(fā)生了這一情況,它到底是什么原因?qū)е碌哪兀烤唧w如下所示:
圖3 電源模塊燒毀
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輸入電壓極性接反了;
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輸入電壓遠遠高于標稱電壓;
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輸出端極性電容接反了;
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輸出電路易引起短路或者外接負載在上電瞬間存在大電流。
 
這一類問題是最為嚴重的故障,需要重新檢查一遍電路進行相應優(yōu)化或者調(diào)整電壓,具體如下所示:
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接線前注意檢查或加防反接保護電路;
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選擇合適的輸入電壓;
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上電前檢查電容極性,確保正確;
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在電源模塊輸出端加短路保護。
 
五、選用優(yōu)質(zhì)的隔離電源模塊,降低電路的設(shè)計風險
ZLG致遠電子自主研發(fā)、生產(chǎn)的隔離電源模塊,具有寬輸入電壓范圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC多個系列,封裝形式多樣,兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時ZLG致遠電子根據(jù)豐富的電源設(shè)計及應用經(jīng)驗,可為用戶提供專業(yè)的電源外圍應用電路設(shè)計經(jīng)驗參考,提升產(chǎn)品的可靠性。
ZLG致遠電子電源模塊以其效率高、輸入電壓范圍寬、體積小、可靠性高、耐沖擊、隔離特性好,溫度范圍寬等特性,適用于做板級的供電電源,廣泛應用于電力、工業(yè)自動化、通訊、醫(yī)療、交通、樓宇自動化、儀器儀表和汽車電子等眾多領(lǐng)域。
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原文標題:【工程筆記】如何快速定位與排除電源模塊故障(下篇)
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