開(kāi)關(guān)電源以高集成度、高可靠性、簡(jiǎn)化設計等多重優(yōu)勢,受到許多產(chǎn)品設計者的青睞,但其容易上手,操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)使許多產(chǎn)品設計者在使用中出現一些問(wèn)題,因此本文就從這些角度出發(fā),通過(guò)分析開(kāi)關(guān)電源常見(jiàn)的使用問(wèn)題以及如何排除故障進(jìn)行詳細的闡述,希望對我們的日常產(chǎn)品設計有所幫助。
1.接通輸入電壓后,模塊無(wú)輸出或者直接損壞?
由于客戶(hù)使用的電源外圍器件不合適、元件有損傷、使用電磁環(huán)境惡劣或者誤操作等,都有可能導致模塊在通電后沒(méi)有輸出電壓或者直接損壞。

圖1 電源模塊通常外接的外圍電路
(1)輸出引腳焊接錯誤或者客戶(hù)PCB殘留錫渣導致輸出短路,使模塊處于短路保護狀態(tài)。建議按照模塊絲印圖正確焊接引腳或清洗PCB,排除短路狀態(tài)后,重新上電即可恢復正常。
(2)輸入外接的保險絲FUSE損壞,排查模塊輸入前置電路是否存在短路情況,其次檢查保險絲規格是否太小。建議按照規格書(shū)推薦規格選用保險絲。
(3)客戶(hù)使用電壓環(huán)境不穩定,存在輸入電壓過(guò)大的可能,使模塊啟動(dòng)瞬間損壞。建議按照規格書(shū)要求的范圍給模塊供電。
(4)模塊啟動(dòng)瞬間,存在較大的浪涌電流,使模塊直接啟動(dòng)瞬間損壞。建議按照規格書(shū)上推薦的防護電路在模塊前端加浪涌抑制電路。
2.為什么模塊起機輸出電壓不穩定或者偏低?
(1)電源模塊輸出端通常推薦增加一定的濾波電容,但在使用過(guò)程中,由于認識不足等原因,使用了過(guò)大的輸出濾波電容。

圖2 容性負載過(guò)大
如圖2中的電路(a)所示,一個(gè)3W的模塊,輸出使用了2000uF的電容,而通過(guò)查閱產(chǎn)品手冊了解到,建議模塊最大輸出電容為800uF。輸出電容過(guò)大可能導致啟動(dòng)不良或者輸出電壓偏低。建議模塊外接的輸出電容容值不大于產(chǎn)品手冊規定的最大容性負載。

圖3 容性負載典型值以及最大值
(2)客戶(hù)在使用模塊時(shí),未準確估算出所需的電源模塊功率,使模塊處于超載啟動(dòng)或超載工作狀態(tài)。

圖4 ZY0JGBxxP-10W系列電源模塊
如圖4中ZY0JGBxxP-10W系列電源模塊所示,模塊的額定功率為10W即模塊使用的功率范圍不能超過(guò)10W,否則可能會(huì )導致模塊啟動(dòng)不良,或者輸出電壓偏低。建議改用更大功率的電源模塊或者減輕使用負載。
3.模塊紋波噪聲超過(guò)產(chǎn)品手冊標注的最大值?
開(kāi)關(guān)電源輸出不是純正的直流電壓,里面有些交流成分即紋波和噪聲。噪聲的產(chǎn)品原因有兩種,一種是開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的,另一種是外接電磁場(chǎng)的干擾(EMI),它能通過(guò)輻射或者電源線(xiàn)輸入開(kāi)關(guān)電源。由于開(kāi)關(guān)電源品種繁多,每個(gè)電源制造商都有自己的測量標準。所以示波器帶寬選擇不一致,或者測試方法不一樣都有可能導致測得的結果不同。建議示波器帶寬選擇20MHz,然后按照圖5要求的方法進(jìn)行測量。

圖5 噪聲測試標準
4.模塊在惡劣環(huán)境溫度下不能正常工作或者易損壞?
電源是一種電能轉換設備,在轉換過(guò)程中本身需要消耗一些電能,而這些電能則被轉化為熱量釋出,而電子元件工作的穩定性與老化速度是和環(huán)境溫度息息相關(guān)的。因此使用不當會(huì )導致模塊不能正常工作或者工作一段時(shí)間后損壞。

圖6 降額曲線(xiàn)
(1)a.溫升過(guò)高,模塊輸出電壓間歇性震蕩,發(fā)生過(guò)溫度保護現象。
b.輸出紋波增大或者電源出現鼓包現象。
C.模塊損壞。
建議環(huán)境溫度過(guò)高時(shí),需嚴格按照產(chǎn)品手冊中的降額曲線(xiàn)操作,或者選用更大功率的電源模塊。
(2)低溫下不能正常啟動(dòng)或者啟動(dòng)有尖峰。
建議環(huán)境溫度較低時(shí),需嚴格按照產(chǎn)品手冊中的降額曲線(xiàn)操作。
5.具有CE標示的產(chǎn)品,是否裝機于其他系統內,一定能符合EMC要求?
不一定,一般電源供應器安置在系統的位置、線(xiàn)組的安排與系統接地設計等均會(huì )造成某種程度的影響。相同的電源供應器,在不同的使用環(huán)境或應用往往會(huì )有不同的結果。如果模塊不滿(mǎn)足EMC要求或者模塊與客戶(hù)的系統相互干擾,建議適當調整模塊與敏感器件的距離并采取屏蔽措施,并按照數據手冊外接推薦的EMC防護電路。

圖7 致遠電源模塊
6.怎么延長(cháng)AC-DC開(kāi)關(guān)電源的使用壽命?
一般認為電解電容隨著(zhù)環(huán)境溫度升高10℃,而壽命縮小一半,而電解電容又是AC-DC開(kāi)關(guān)電源不可缺少的元件,所以可以說(shuō)電解電容的壽命很大程度決定開(kāi)關(guān)電源的使用壽命。建議選用多30%輸出額定功率的模塊。例如若系統需要一個(gè)15W的電源,則建議挑選不小于20W(例如ZY0JGBxxD-20W)輸出額定功率的模塊,以此類(lèi)推可有效延長(cháng)電源的使用壽命。 |