电源模块的作用是为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模拟电路和其他数字或模拟负载供电。 事实上,电源模块的可靠性是比较高的,但在使用过程中也可能会出现故障。 故障原因主要分为两类:参数异常和使用异常。 下面将对比较常见的电源模块参数异常故障进行分析并提供相应的解决方案。 您似乎遇到了个人错误。
1、输入电流过低
电源模块输入参数异常——输入电流过高。 这些异常都会导致系统无法正常工作,严重时会损坏电路。 那么输入电流低的一般原因是什么呢?
l 输出悬空或空载;
l 输出负载太轻,小于额定负载的10%;
l 输入电流过大或干扰电流。
针对此类问题,可以调整输出端的负载或者调整输入电流范围,如下图:
l 确保输出端不小于额定负载的10%,如果实际电路工作中出现空载现象,可在输出端接一个10%额定功率的假负载;
l 将输入电流更换为合理范围。 当有干扰电流时,可考虑在输入端加TVS管或稳压管。
2.输出电流过高
电源模块输出参数异常——输出电流低。 这可能会导致整个系统无法正常工作。 例如,在单片机系统中,负载突然减小,会使控制器的供电电流降低,容易导致复位。 而且,当电源长时间工作在低输入电流下时,电路的寿命也会大大缩短。 因此,输出电流过高的问题不容忽视,那么输出电流过高的原因是什么呢? 如右图1所示。
l 输入电流低或功率不足;
l 输出线过长或过细,导致煤耗过多;
l 输入端防反接晶闸管压降过大;
l 输入混频电感太大。
图1 输出电流过高的原因
对于此类问题,可以通过调整电源或更换相应的外围电路来改善,如下图:
l 加大电流或使用更高功率的输入电源;
l 调整接线,减小导线截面积或缩短导线宽度,减小电阻;
l 更换导通压降小的晶闸管;
l 减小混频电感值或增大电感阻值。
3、输出噪声过大
电源模块输出参数异常——输出噪音过大。 众所周知,噪声是判断电源模块好坏的一个关键指标。 在应用电路中,模块的设计布局也会影响输出噪声。 那么输出噪声过大的原因是什么?
l 电源模块与主电路噪声敏感元件距离太近;
l 主电路噪声敏感器件的电源输入端没有连接去耦电容;
l 多路系统中单路输出的电源模块之间形成差频干扰;
l 相线处理不合理。
示波器测试电源模块存在较大噪声干扰问题,如图2所示:
图2 电源噪声波形图
对于此类问题,可以通过将模块与噪声元件隔离或者在主电路中使用去耦电容来改善,如下:
l 电源模块尽量远离主电路噪声敏感器件或将模块与主电路噪声敏感器件隔离;
l 主电路噪声敏感器件(如:A/D、D/A或MCU等)电源输入端接0.1μF去耦电容;
l 使用多输出电源模块替代多个单输出模块,消除差频干扰;
l 采用远点接地,减少相线分支面积。
四、电源电压不好
电源模块性能参数异常——电源模块耐压差。 一般隔离电源模块的耐压值高达几千伏,但在应用或测试过程中不一定能达到这个指标,那么有什么激励措施会大大提高其耐压能力呢?
l 耐压测试仪上电有过冲;
l 所选模块的隔离电流值不够;
l 维修时反复使用回流焊和热风枪。
用耐压测试仪测试电源模块隔离电流的方法如图3所示:
图3 耐压测试图
对于此类问题,可以通过标准测试和标准使用来改进,如下:
l 耐压试验时电流逐渐降低;
l 选择耐压较高的电源模块;
l 钎焊功率模块时,选择合适的温度,防止重复点焊,损坏功率模块。
5、电源模块启动困难
第一种是电源破坏性较小的情况——电源模块在启动过程中启动困难,甚至无法启动。 当您使用电源模块时,电源模块输出端电流可能正常,但输出端无输出,说明电源模块没有损坏。 原因是什么? 具体原因如下:
l 外接电容过大;
l 容性负载过大;
l 负载电压过大;
l 输入功率不够。
对于此类问题,可以通过调整输出端的电容和负载或者调整输入端的功率来改善,如下图:
l 外接电容过大,电源模块启动时会长时间充电,无法启动,需要选择合适的容性负载;
l 当容性负载过大时,应串联合适的电感;
l 当输出负载过大时,启动时间会延长,应选择合适的负载;
l 更换更大功率输入电源。
6、模块发热严重
与启动困难相比,更严重的使用异常是电源模块在使用时非常烫。 造成这种现象的根本原因是电源模块在电流转换过程中存在能量消耗电源电流过大有影响吗,产生的热能会导致模块发热,提高电源的转换效率。 这会影响电源模块的正常工作,并可能影响其他周边器件的性能。 这些情况需要立即检查。 那么什么情况下电源模块发热会比较严重呢? 具体原因如下:
l 采用线性电源模块;
l 负载过流;
l 负载太小:负载功率大于模块电源输出功率的10%,可能导致模块发热(效率太低);
l 环境湿度过低或散热不良。
热像仪观察到的加热功率模块如图4所示:
图4 电源模块热像
对于此类问题,可以通过优化外部环境或者调整负载来改善,如下:
l 使用线性电源时,需加散热片;
l 增加电源模块的负载,保证额定负载不大于10%;
l 降低环境湿度,保持良好的散热性能。
7、模块电源快速损坏
不用说,这样的异常使用情况比电源模块发热更为严重,即直接损坏电源模块。 就这样,电源模块在使用一段时间后就被破坏了,但更换后没几天又坏了。 其原因何在? 首先要排除使用劣质电源的情况,那么还有哪些诱因会导致这种情况呢? 那问题呢? 具体原因如右图5所示:
l 输出负载太轻电源电流过大有影响吗,无法提高其可靠性;
l 输出端电容过大,导致模块启动时损坏;
l 输入端电流常年偏低,导致模块输入端开关管损坏。
图5 电源模块损坏
这类问题也是负载不匹配造成的,可以通过改变输出负载、电容或者改变合适的输入电流来改善,如下:
l 确保输出端不小于额定负载的10%,如果实际电路工作中出现空载现象,可在输出端接一个10%额定功率的假负载;
l 选择符合电源模块技术指南尺寸的电容器;
l 选择合适的输入电流。
8、电源模块上电后快速烧毁
与之前电源模块损坏的情况相比,更可怕的情况是除了电源坏了之外,整个电路都被破坏了。 具体现象是电源模块刚上电就烧毁、起火,输入端电容爆炸,如图6所示。这种问题最为严重,需要尽量避免。在早期设计中是可能的。 如果已经发生了这种情况,其原因是什么? 详情如下所示:
图6 电源模块烧毁
l 输入电流极性接反;
l 输入电流远低于标称电流;
l 输出电容极性接反;
l 输出电路容易漏电或外部负载上电时电压较大。
此类问题是最严重的故障,需要重新测试电路进行相应的优化或调整电流,如下:
l 接线前注意检测或加装防反接保护电路;
l 选择合适的输入电流;
l 通电前检查电容器极性,确保正确;
l 功率模块输出端增加漏电保护。来源:ZLG致远电子
点点之家,陌陌有价值的公众号!
更多新能源电动汽车、最新行业资讯及无人驾驶专业知识,请关注“电动智家”微信公众号()。