電源模塊憑借其模塊化設計,對故障排除優勢明顯
發布時間:2017-12-07 來源:ZLG 責任編輯:lina
電源模塊的使用故障主要分為兩大類:參數異常和使用異常。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(yi)經(jing)為(wei)大(da)家(jia)介(jie)紹(shao)了(le)電(dian)源(yuan)參(can)數(shu)異(yi)常(chang)問(wen)題(ti)原(yuan)因(yin)以(yi)及(ji)相(xiang)應(ying)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),本(ben)次(ci)將(jiang)分(fen)析(xi)較(jiao)為(wei)常(chang)見(jian)的(de)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)使(shi)用(yong)異(yi)常(chang)故(gu)障(zhang)問(wen)題(ti)。較(jiao)於(yu)參(can)數(shu)異(yi)常(chang)問(wen)題(ti),這(zhe)一(yi)類(lei)問(wen)題(ti)的(de)破(po)壞(huai)力(li)更(geng)大(da),稍(shao)有(you)差(cha)池(chi)可(ke)能(neng)會(hui)造(zao)成(cheng)極(ji)大(da)的(de)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi),本(ben)文(wen)將(jiang)根(gen)據(ju)影(ying)響(xiang)程(cheng)度(du)從(cong)小(xiao)到(dao)大(da)為(wei)大(da)家(jia)分(fen)析(xi)不(bu)同(tong)的(de)異(yi)常(chang)產(chan)生(sheng)原(yuan)因(yin),希(xi)望(wang)這(zhe)篇(pian)文(wen)章(zhang)中(zhong)的(de)技(ji)術(shu)幹(gan)貨(huo)對(dui)各(ge)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)的(de)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)應(ying)用(yong)電(dian)路(lu)設(she)計(ji)有(you)所(suo)幫(bang)助(zhu),不(bu)幸(xing)遇(yu)到(dao)的(de)話(hua),也(ye)能(neng)快(kuai)速(su)的(de)排(pai)查(zha)故(gu)障(zhang),進(jin)行(xing)優(you)化(hua)。
一、電源模塊啟動困難
首先是破壞力較小的情況——電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)在(zai)啟(qi)動(dong)中(zhong)出(chu)現(xian)啟(qi)動(dong)困(kun)難(nan),甚(shen)至(zhi)啟(qi)動(dong)不(bu)了(le)。大(da)家(jia)在(zai)使(shi)用(yong)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)過(guo)程(cheng)中(zhong)可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)輸(shu)出(chu)端(duan)電(dian)壓(ya)正(zheng)常(chang),輸(shu)出(chu)端(duan)就(jiu)是(shi)沒(mei)有(you)任(ren)何(he)輸(shu)出(chu),電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)也(ye)無(wu)損(sun)壞(huai),是(shi)什(shen)麼(me)原(yuan)因(yin)呢(ne)?具(ju)體(ti)原(yuan)因(yin)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi):
外接電容過大;
容性負載過大;
負載電流過大;
輸入電源功率不夠。
針對這一類問題,可以通過調整輸出端的電容以及負載或調整輸入端的功率進行改善,具體如下所示:
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;
容性負載過大時需可先串聯一個合適的電感;
輸出負載過重是會造成啟動時間延長,選擇合適負載;
換用功率更大的輸入電源。
二、模塊發熱嚴重
較(jiao)啟(qi)動(dong)困(kun)難(nan)而(er)言(yan),更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)的(de)使(shi)用(yong)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)是(shi)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)在(zai)使(shi)用(yong)的(de)時(shi)候(hou)發(fa)熱(re)很(hen)嚴(yan)重(zhong)。出(chu)現(xian)這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)的(de)根(gen)本(ben)原(yuan)因(yin)是(shi)由(you)於(yu)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)在(zai)電(dian)壓(ya)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao),產(chan)生(sheng)熱(re)能(neng)導(dao)致(zhi)模(mo)塊(kuai)發(fa)熱(re),降(jiang)低(di)電(dian)源(yuan)的(de)轉(zhuan)換(huan)效(xiao)率(lv)。這(zhe)會(hui)影(ying)響(xiang)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),並(bing)且(qie)可(ke)能(neng)會(hui)影(ying)響(xiang)周(zhou)圍(wei)其(qi)他(ta)器(qi)件(jian)的(de)性(xing)能(neng),這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)需(xu)要(yao)馬(ma)上(shang)排(pai)查(zha)。那(na)麼(me)什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)下(xia)會(hui)造(zao)成(cheng)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)發(fa)熱(re)較(jiao)嚴(yan)重(zhong)呢(ne)?具(ju)體(ti)原(yuan)因(yin)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi):
使用的是線性電源模塊;
負載過流;
負載太小:負載功率小於模塊電源輸出功率的10%,都會有可能會導致模塊發熱(效率太低);
環境溫度過高或散熱不良。
熱成像儀觀測下的發熱電源模塊如圖1所示:

圖1 電源模塊熱成像圖
針對這一類問題,可以通過外在環境的優化或通過調整負載來改善,具體如下所示:
使用線性電源時要加散熱片;
提高電源模塊的負載,確保不小於10%的額定負載;
降低環境溫度,保持散熱良好。
三、模塊電源損壞較快
那(na)麼(me)比(bi)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)發(fa)熱(re)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)的(de)使(shi)用(yong)異(yi)常(chang)情(qing)況(kuang)自(zi)不(bu)必(bi)多(duo)說(shuo),那(na)就(jiu)是(shi)這(zhe)個(ge)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)直(zhi)接(jie)損(sun)壞(huai)了(le)。那(na)麼(me)電(dian)源(yuan)模(mo)塊(kuai)使(shi)用(yong)沒(mei)多(duo)久(jiu)就(jiu)損(sun)壞(huai),並(bing)且(qie)更(geng)換(huan)後(hou)沒(mei)幾(ji)天(tian)又(you)壞(huai)了(le),這(zhe)是(shi)什(shen)麼(me)原(yuan)因(yin)導(dao)致(zhi)的(de)呢(ne)?首(shou)先(xian)需(xu)要(yao)排(pai)除(chu)掉(diao)是(shi)否(fou)是(shi)使(shi)用(yong)劣(lie)質(zhi)的(de)電(dian)源(yuan)這(zhe)一(yi)情(qing)況(kuang),那(na)麼(me)還(hai)有(you)哪(na)些(xie)因(yin)素(su)會(hui)導(dao)致(zhi)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)呢(ne)?具(ju)體(ti)原(yuan)因(yin)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi):
輸出負載過輕使其可靠性降低所致;
輸出端電容過大導致模塊啟動時造成損壞;
輸入端電壓長期偏高導致模塊輸入端開關管損壞。

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:
確保輸出端不小於少10%的額定負載,若實際電路工作中會有空載現象,就在輸出端並接一個額定功率10%的假負載;
選取符合電源模塊技術手冊規格的電容;
選擇合適的輸入電壓。
四、電源模塊上電後快速燒毀
較jiao於yu上shang一yi種zhong電dian源yuan模mo塊kuai損sun壞huai的de情qing況kuang而er言yan,更geng可ke怕pa的de情qing況kuang就jiu是shi,不bu僅jin壞huai了le電dian源yuan甚shen至zhi把ba整zheng個ge電dian路lu都dou燒shao毀hui了le。具ju體ti的de現xian象xiang就jiu是shi電dian源yuan模mo塊kuai剛gang上shang電dian就jiu燒shao毀hui冒mao煙yan了le,輸shu入ru端duan的de電dian容rong炸zha裂lie,如ru圖tu3所(suo)示(shi),這(zhe)一(yi)類(lei)問(wen)題(ti)是(shi)最(zui)為(wei)嚴(yan)重(zhong)的(de),需(xu)要(yao)在(zai)前(qian)期(qi)設(she)計(ji)中(zhong)盡(jin)量(liang)避(bi)免(mian),那(na)麼(me)若(ruo)是(shi)已(yi)經(jing)發(fa)生(sheng)了(le)這(zhe)一(yi)情(qing)況(kuang),它(ta)到(dao)底(di)是(shi)什(shen)麼(me)原(yuan)因(yin)導(dao)致(zhi)的(de)呢(ne)?具(ju)體(ti)如(ru)下(xia)所(suo)示(shi):

圖3 電源模塊燒毀
輸入電壓極性接反了;
輸入電壓遠遠高於標稱電壓;
輸出端極性電容接反了;
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化或者調整電壓,具體如下所示:
接線前注意檢查或加防反接保護電路;
選擇合適的輸入電壓;
上電前檢查電容極性,確保正確;
在電源模塊輸出端加短路保護。
五、選用優質的隔離電源模塊,降低電路的設計風險
ZLG致遠電子自主研發、生產的隔離電源模塊,具有寬輸入電壓範圍,隔離1000VDC、1500VDC、3000VDC多個係列,封裝形式多樣,兼容國際標準的SIP、DIP等封裝。同時ZLG致遠電子根據豐富的電源設計及應用經驗,可為用戶提供專業的電源外圍應用電路設計經驗參考,提升產品的可靠性。

ZLG致遠電子電源模塊以其效率高、輸入電壓範圍寬、體積小、可靠性高、耐衝擊、隔離特性好,溫度範圍寬等特性,適用於做板級的供電電源,廣泛應用於電力、工業自動化、通訊、醫療、交通、樓宇自動化、儀器儀表和汽車電子等眾多領域。
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