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                如何解决开关电源应用中的常见问题

                目前,市场上电源??橹掷喾倍?,不同电源产品的输入电压、输出功率、功能及拓扑结构等都各 不相同,其特点都是为微控制器、集成电路、数字信号处理器、模拟电路、及其他数字或模拟等负载供 电。电源??榈目煽啃员冉细?,但也可能会发生故障,下面以致远电子的DC-DC电源为例分析几种常见的 电源故障。


                图1RS-485自动收发示意图
                一、 输出电压偏低

                电源输出电压过低,会让后级电路无法正常工作,如在微控制器系统中,负载突然增大,会拉低微 控制器的供电电压,而造成微控制器复位,这会对整个系统级的电路带来毁灭性的打击,会造成一子落 错全盘毁的连锁式反应。输出电压过低通常是由那些原因造成的呢?

                (1)输出级并联多个负载,在正常工作后,有负载需要较大的瞬态电流,造成电压被瞬间拉低 ,从而影响其它并联的负载;

                (2)输出线路过长或过细,造成线损过大,从而在线路间产生了不小的压降,最终导致电源模 块的输出电压到真正的负载两端时,电压偏低;

                (3)防反接二极管的压降过大,一般二极管的正向压降在0.2~0.6V之间,如果电源??槭涑龅? 是5V电压,那么高导通压降的二极管所产生的电压降就会使后级电路的电压偏低,从而不能正常工作;

                (4)??橥馕У缏分械氖淙肼瞬ǖ绺泄?,导致内阻变大,电流扼制作用增强,当后级负载突 然变重时,电流供应不上而导致负载两端的电压偏低。

                解决方法:

                1) 在输出端并一个大电容或换用更大功率输入电源;

                2) 调整布线,增大导线截面积或缩短导线长度,减小内阻,如果其电源??橛蠺rim功能 调节,可以调高输出电压来抵消线损产生的压降;

                3) 换用导通压降小的二极管;

                4) 减小滤波电感值且降低电感的内阻。

                二、 输入电压偏高

                由于某些电源??槟诓康牡缱釉骷牡缪褂嗔可杓撇还?,在输入电压过高时,造成??樗? 坏,甚至烧毁,这是就需要我们在外围做一些?;?,哪些常见原因易造成输入电压偏高呢?

                1)在电源??槭淙攵私腥炔灏紊系?,此时其电压尖峰及浪涌电流都较高,抗压差的??榛岜凰布? 击穿损坏;

                2)输出端负载过轻,轻于10%的额定负载,对一些非线性稳压的电源产品来说,??椴灰欢ɑ崴鸹? ,但会影响后级的一些性能,如效率偏低,??槠鹊?;

                3)前级供电电源的电压冲击导致输入电压偏高或产生干扰电压,电磁兼容也较容易造成输入电压高 ,如雷击浪涌、群脉冲

                解决方法:

                1) 确保输出端不小于少10%的额定负载,若实际电路工作中常有空载现象,就在输出端并接一个额 定功率10%的假负载;

                2) 更换一个合理且稳定范围的输入电压源,存在干扰电压时要考虑在输入端并上TVS管或稳压管, 也可加EMC的外围电路。

                三、 ??榉⑷妊现?/div>

                电源??樵诘缪棺还讨杏心芰克鸷?,产生热能导致??榉⑷?,降低电源的转换效率,影响电 源??檎9ぷ?,但什么情况下会造成电源??榉⑷冉涎现啬??

                1)使用的是线性电源???,由于线性电源内部的电路结构使得其功率导通压降大,在相同的输出功 率下,线性电源??槟诓坎乃鸷母?;

                2)负载过流,超出数据手册应用范围使得内部关键器件温度飙升;

                3)环境温度过高或散热不良。

                4)其他大发热源热传递

                热成像仪观测发热电源??镋7805OS-500在标称电压下的温度分布,如图2所示:

                解决方法:

                1)使用线性电源时要加散热片,或选择效率高的开关电源;

                2)换输出功率更大的???,确保有70%~80%的负载降额;

                3)降低环境温度,保持散热良好。

                四、输出噪声较大

                1)噪声是衡量电源??橛帕拥囊淮蠊丶副?,在应用电路中,??橹鼙咴骷纳杓撇季值纫不嵊? 响输出噪声,哪些因素对输出噪声有较大影响呢?

                2)电源??橛胫鞯缏吩肷舾性嗬牍?;

                3)主电路噪声敏感元件的电源输入端处未接去耦电容;

                4)多路系统中各单路输出的电源??橹洳钇蹈扇?;

                5)地线处理不合理;

                6)电源??槭淙攵说脑肷?,未处理,直接耦合到电源??槭涑龆?;

                ZDS2024示波器测试对比??槭艿礁扇庞胛幢桓扇诺牡缭茨?槭涑鑫撇ㄔ肷?,对比下图如图3所示:


                未受外界干扰的纹波噪声,Vz=104mV

                未受外界干扰的纹波噪声,Vz=734mV

                解决方法:

                1)将电源??榫】赡茉独胫鞯缏吩肷舾性蚰?橛胫鞯缏吩肷舾性懈衾?;

                2)主电路噪声敏感元件(如:A/D、D/A或MCU等)的电源输入端处接0.1μF去耦电容;

                3)使用一个多路输出的电源??榇娑喔龅ヂ肥涑瞿?橄钇蹈扇?;

                4)采用远端一点接地、减小地线环路面积。

                五、电源??槠舳?/p>

                在电源的应用电路中,经?;岢鱿值缭茨?槭涑龆说缪共徽?,输出端就是没有任何输出,电源??? 也无损坏,是什么原因呢?或许是电源??楸旧砭臀薹ㄆ舳??

                外接电容过大(即容性负载过大),需要充电的时间变长,有些电源??樵诠娑ㄊ奔淠诓荒芙⒑檬? 出电压,就会进入过流?;?,从而??槲奘涑?;

                电子负载在CC模式下也会造成部分启动能力弱的电源??槠艋涣?,由于在CC模式下启机的时候,其 模拟的负载趋近于零,且反应调节时间相对较长,绝大多数的电源??橛τ玫幕肪呈粲诖康缱枘J?;

                负载需要的电流过大,而电源??榈ノ皇涑龅淖畲笃骄缌鞑还坏贾履?槲薹ㄆ舳?;

                输入线路过长,使得线路之间产生的压降过大,而导致输入电压低于??槭淙氲缪沟南孪抟?;

                解决方法:

                1) 外接电容过大,在电源??槠舳毕蚱涑涞缡奔浣铣?,难以启动,需要选择合适的容性负载;

                2) ??椴馐跃×垦≡窀咏孔枘J礁涸夭馐?;

                3) 选择功率合适的电源???;

                4) 先测试电源??槭淙攵艘诺缪故欠竦陀谑菔植嵋蟮淖畹偷缪?,再根据实际情况提高电源 输入端的电压。。

                六、 耐压不良

                一般隔离电源??榈哪脱怪悼筛叽锛盖Х?,但在应用电路中,哪些因素会导致其耐压能力降低?

                选用的??楦衾氲缪怪挡还?,往往是应用工程师评估的耐压值比在实际应用环境下的耐压值低造成的 ;

                维修中多次使用回流焊、热风枪;

                外围电路布线与器件放置时未按安规相关的爬电距离来要求,也会造成耐压不良。

                用耐压仪测试电源??楦衾氲缪沟姆椒ㄈ缤?所示:

                解决办法:

                1) 根据现场环境的实际评估值来选取耐压值合适电源???,最好能预留500V以上的余量;

                2) 焊接电源??槭币∪『鲜实奈露?,避免反复焊接,损坏电源???;

                3) 严格按照安规规定的要求布置输入与输出之间的线路后器件。

                七、 总结

                电源??楣收衔侍庵掷喾倍?,小编针对以上几种常见的应用型故障问题,浅浅而谈,以作抛砖引玉 。

                致远电子拥有近二十年的研发经验,可以提供多种负压产生方案的选择。隔离1000VDC、1500VDC、 3000VDC及6000VDC等多个系列,封装形式多样,兼容国际标准的SIP、DIP等封装。同时致远电子为保证 电源产品性能建设了行业内一流的测试实验室,配备先进、齐全的测试设备,全系列隔离DC-DC电源通 过完整的EMC测试,静电抗扰度高达4KV、浪涌抗扰度高达2KV,可应用于绝大部分复杂恶劣的工业现场, 为用户提供稳定、可靠的电源隔离解决方案。

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