電源模塊的作用是為微控制器、集成電路、數字信號處理器、模擬電路和其他數字或模擬負載供電。 事實上,電源模塊的可靠性是比較高的,但在使用過程中也可能會出現故障。 故障原因主要分為兩類:參數異常和使用異常。 下面將對比較常見的電源模塊參數異常故障進行分析并提供相應的解決方案。 您似乎遇到了個人錯誤。
1、輸入電流過低
電源模塊輸入參數異常——輸入電流過高。 這些異常都會導致系統無法正常工作,嚴重時會損壞電路。 那么輸入電流低的一般原因是什么呢?
l 輸出懸空或空載;
l 輸出負載太輕,小于額定負載的10%;
l 輸入電流過大或干擾電流。
針對此類問題,可以調整輸出端的負載或者調整輸入電流范圍,如下圖:
l 確保輸出端不小于額定負載的10%,如果實際電路工作中出現空載現象,可在輸出端接一個10%額定功率的假負載;
l 將輸入電流更換為合理范圍。 當有干擾電流時,可考慮在輸入端加TVS管或穩壓管。
2.輸出電流過高
電源模塊輸出參數異常——輸出電流低。 這可能會導致整個系統無法正常工作。 例如,在單片機系統中,負載突然減小,會使控制器的供電電流降低,容易導致復位。 而且,當電源長時間工作在低輸入電流下時,電路的壽命也會大大縮短。 因此,輸出電流過高的問題不容忽視,那么輸出電流過高的原因是什么呢? 如右圖1所示。
l 輸入電流低或功率不足;
l 輸出線過長或過細,導致煤耗過多;
l 輸入端防反接晶閘管壓降過大;
l 輸入混頻電感太大。
圖1 輸出電流過高的原因
對于此類問題,可以通過調整電源或更換相應的外圍電路來改善,如下圖:
l 加大電流或使用更高功率的輸入電源;
l 調整接線,減小導線截面積或縮短導線寬度,減小電阻;
l 更換導通壓降小的晶閘管;
l 減小混頻電感值或增大電感阻值。
3、輸出噪聲過大
電源模塊輸出參數異常——輸出噪音過大。 眾所周知,噪聲是判斷電源模塊好壞的一個關鍵指標。 在應用電路中,模塊的設計布局也會影響輸出噪聲。 那么輸出噪聲過大的原因是什么?
l 電源模塊與主電路噪聲敏感元件距離太近;
l 主電路噪聲敏感器件的電源輸入端沒有連接去耦電容;
l 多路系統中單路輸出的電源模塊之間形成差頻干擾;
l 相線處理不合理。
示波器測試電源模塊存在較大噪聲干擾問題,如圖2所示:
圖2 電源噪聲波形圖
對于此類問題,可以通過將模塊與噪聲元件隔離或者在主電路中使用去耦電容來改善,如下:
l 電源模塊盡量遠離主電路噪聲敏感器件或將模塊與主電路噪聲敏感器件隔離;
l 主電路噪聲敏感器件(如:A/D、D/A或MCU等)電源輸入端接0.1μF去耦電容;
l 使用多輸出電源模塊替代多個單輸出模塊,消除差頻干擾;
l 采用遠點接地,減少相線分支面積。
四、電源電壓不好
電源模塊性能參數異常——電源模塊耐壓差。 一般隔離電源模塊的耐壓值高達幾千伏,但在應用或測試過程中不一定能達到這個指標,那么有什么激勵措施會大大提高其耐壓能力呢?
l 耐壓測試儀上電有過沖;
l 所選模塊的隔離電流值不夠;
l 維修時反復使用回流焊和熱風槍。
用耐壓測試儀測試電源模塊隔離電流的方法如圖3所示:
圖3 耐壓測試圖
對于此類問題,可以通過標準測試和標準使用來改進,如下:
l 耐壓試驗時電流逐漸降低;
l 選擇耐壓較高的電源模塊;
l 釬焊功率模塊時,選擇合適的溫度,防止重復點焊,損壞功率模塊。
5、電源模塊啟動困難
第一種是電源破壞性較小的情況——電源模塊在啟動過程中啟動困難,甚至無法啟動。 當您使用電源模塊時,電源模塊輸出端電流可能正常,但輸出端無輸出,說明電源模塊沒有損壞。 原因是什么? 具體原因如下:
l 外接電容過大;
l 容性負載過大;
l 負載電壓過大;
l 輸入功率不夠。
對于此類問題,可以通過調整輸出端的電容和負載或者調整輸入端的功率來改善,如下圖:
l 外接電容過大,電源模塊啟動時會長時間充電,無法啟動,需要選擇合適的容性負載;
l 當容性負載過大時,應串聯合適的電感;
l 當輸出負載過大時,啟動時間會延長,應選擇合適的負載;
l 更換更大功率輸入電源。
6、模塊發熱嚴重
與啟動困難相比,更嚴重的使用異常是電源模塊在使用時非常燙。 造成這種現象的根本原因是電源模塊在電流轉換過程中存在能量消耗電源電流過大有影響嗎,產生的熱能會導致模塊發熱,提高電源的轉換效率。 這會影響電源模塊的正常工作,并可能影響其他周邊器件的性能。 這些情況需要立即檢查。 那么什么情況下電源模塊發熱會比較嚴重呢? 具體原因如下:
l 采用線性電源模塊;
l 負載過流;
l 負載太小:負載功率大于模塊電源輸出功率的10%,可能導致模塊發熱(效率太低);
l 環境濕度過低或散熱不良。
熱像儀觀察到的加熱功率模塊如圖4所示:
圖4 電源模塊熱像
對于此類問題,可以通過優化外部環境或者調整負載來改善,如下:
l 使用線性電源時,需加散熱片;
l 增加電源模塊的負載,保證額定負載不大于10%;
l 降低環境濕度,保持良好的散熱性能。
7、模塊電源快速損壞
不用說,這樣的異常使用情況比電源模塊發熱更為嚴重,即直接損壞電源模塊。 就這樣,電源模塊在使用一段時間后就被破壞了,但更換后沒幾天又壞了。 其原因何在? 首先要排除使用劣質電源的情況,那么還有哪些誘因會導致這種情況呢? 那問題呢? 具體原因如右圖5所示:
l 輸出負載太輕電源電流過大有影響嗎,無法提高其可靠性;
l 輸出端電容過大,導致模塊啟動時損壞;
l 輸入端電流常年偏低,導致模塊輸入端開關管損壞。
圖5 電源模塊損壞
這類問題也是負載不匹配造成的,可以通過改變輸出負載、電容或者改變合適的輸入電流來改善,如下:
l 確保輸出端不小于額定負載的10%,如果實際電路工作中出現空載現象,可在輸出端接一個10%額定功率的假負載;
l 選擇符合電源模塊技術指南尺寸的電容器;
l 選擇合適的輸入電流。
8、電源模塊上電后快速燒毀
與之前電源模塊損壞的情況相比,更可怕的情況是除了電源壞了之外,整個電路都被破壞了。 具體現象是電源模塊剛上電就燒毀、起火,輸入端電容爆炸,如圖6所示。這種問題最為嚴重,需要盡量避免。在早期設計中是可能的。 如果已經發生了這種情況,其原因是什么? 詳情如下所示:
圖6 電源模塊燒毀
l 輸入電流極性接反;
l 輸入電流遠低于標稱電流;
l 輸出電容極性接反;
l 輸出電路容易漏電或外部負載上電時電壓較大。
此類問題是最嚴重的故障,需要重新測試電路進行相應的優化或調整電流,如下:
l 接線前注意檢測或加裝防反接保護電路;
l 選擇合適的輸入電流;
l 通電前檢查電容器極性,確保正確;
l 功率模塊輸出端增加漏電保護。來源:ZLG致遠電子
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