DC-DC電源模塊常見故障及解決方案

2021-01-08 電子產品世界

  電源模塊作用都是為微控制器、集成電路、數位訊號處理器、模擬電路及其他數字或模擬負載供電。電源模塊的雖然可靠性比較高,但在使用過程也可能出現故障,主要的故障原因分為兩大類:參數異常和使用異常。下文將分析較為常見的電源模塊參數異常故障問題,提供相應的解決方案,其中的某些故障,您或許也遇到過。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201802/375236.htm

  一、輸入電壓過高

  針對電源模輸入參數異常——輸入電壓過高。這中異常輕則導致系統無法正常工作,重則會燒毀電路。那麼輸入電壓過高通常是那些原因造成的呢?

  輸出端懸空或無負載;

  輸出端負載過輕,輕於10%的額定負載;

  輸入電壓偏高或幹擾電壓。

  針對這一類問題,可以通過調整輸出端的負載或調整輸入電壓範圍,具體如下所示:

  l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;

  l更換一個合理範圍的輸入電壓,存在幹擾電壓時要考慮在輸入端並上TVS管或穩壓管。

  二、輸出電壓過低

  針對電源模輸出參數異常——輸出電壓過低。這可能會導致整體系統不能正常工作,如微控制器系統中,負載突然增大,會拉低微控制器供電電壓,容易造成復位。並且電源長時間工作在低輸入電壓情況下,電路的壽命也會出現極大的折損。因此輸出電壓偏低的問題是不容忽視的,那麼輸出電壓過低通常是那些原因造成的呢?如下圖1所示。

  輸入電壓較低或功率不足;

  輸出線路過長或過細,造成線損過大;

  輸入端的防反接二極體壓降過大;

  輸入濾波電感過大。

    

  圖1 輸出電壓過低原因

  針對這一類問題,可以通過調整供電或者更換相應的外圍電路來改善,具體如下所示:

  調高電壓或換用更大功率輸入電源;

  調整布線,增大導線截面積或縮短導線長度,減小內阻;

  換用導通壓降小的二極體;

  減小濾波電感值或降低電感的內阻。

  三、輸出噪聲過大

  針對電源模輸出參數異常——輸出紋波噪聲過大。眾所周知,噪聲是衡量電源模塊優劣的一大關鍵指標,在應用電路中,模塊的設計布局等也會影響輸出噪聲,那麼輸出紋波噪聲過大通常是那些原因造成的呢?

  電源模塊與主電路噪聲敏感元件距離過近;

  主電路噪聲敏感元件的電源輸入端處未接去耦電容;

  多路系統中各單路輸出的電源模塊之間產生差頻幹擾;

  地線處理不合理。

  ZDS2024示波器測試有較大噪聲幹擾問題的電源模塊,如圖2所示:

    

  圖2 電源紋波波形圖

  針對這一類問題,可以通過將模塊與噪聲器件隔離或在主電路使用去耦電容等方案改善,具體如下:

  將電源模塊儘可能遠離主電路噪聲敏感元件或模塊與主電路噪聲敏感元件進行隔離;

  主電路噪聲敏感元件(如:A/D、D/A或MCU等)的電源輸入端處接0.1μF去耦電容;

  使用一個多路輸出的電源模塊代替多個單路輸出模塊消除差頻幹擾;

  採用遠端一點接地、減小地線環路面積。

  四、電源耐壓不良

  針對電源模性能參數異常——電源模塊的耐壓不良。通常,隔離電源模塊的耐壓值高達幾千伏,但可能在應用或測試過程中出現不能達到該指標的情況,那麼哪些因素會大大降低其耐壓能力呢?

  耐壓測試儀存在開機過衝;

  選用模塊的隔離電壓值不夠;

  維修中多次使用回流焊、熱風槍。

  用耐壓儀測試電源模塊隔離電壓的方法如圖3所示:

    

  圖3 耐壓測試圖

  針對這一類問題,可通過規範測試和規範使用兩方面改善,具體如下所示:

  耐壓測試時電壓逐步上調;

  選取耐壓值較高的電源模塊;

  焊接電源模塊時要選取合適的溫度,避免反覆焊接,損壞電源模塊。

  五、電源模塊啟動困難

  首先是破壞力較小的情況——電源模塊在啟動中出現啟動困難,甚至啟動不了。大家在使用電源模塊過程中可能會出現電源模塊輸出端電壓正常,輸出端就是沒有任何輸出,電源模塊也無損壞,是什麼原因呢?具體原因如下所示:

  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:

  l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。

  六、模塊發熱嚴重

  較啟動困難而言,更為嚴重的使用異常情況是電源模塊在使用的時候發熱很嚴重。出現這種現象的根本原因是由於電源模塊在電壓轉換過程中有能量損耗,產生熱能導致模塊發熱,降低電源的轉換效率。這會影響電源模塊正常工作,並且可能會影響周圍其他器件的性能,這種情況需要馬上排查。那麼什麼情況下會造成電源模塊發熱較嚴重呢?具體原因如下所示:

  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4所示:

    

  圖4 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。

  七、模塊電源損壞較快

  那麼比電源模塊發熱更為嚴重的使用異常情況自不必多說,那就是這個電源模塊直接損壞了。那麼電源模塊使用沒多久就損壞,並且更換後沒幾天又壞了,這是什麼原因導致的呢?首先需要排除掉是否是使用劣質的電源這一情況,那麼還有哪些因素會導致這一問題呢?具體原因如下圖5所示:

  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5 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。

  八、電源模塊上電後快速燒毀

  較於上一種電源模塊損壞的情況而言,更可怕的情況就是,不僅壞了電源甚至把整個電路都燒毀了。具體的現象就是電源模塊剛上電就燒毀冒煙了,輸入端的電容炸裂,如圖6所示,這一類問題是最為嚴重的,需要在前期設計中儘量避免,那麼若是已經發生了這一情況,它到底是什麼原因導致的呢?具體如下所示:

    

  圖6 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。

相關焦點

  • 惠州DC-DC方案_銀聯寶科技技術成熟
    惠州DC-DC方案,銀聯寶科技技術成熟,深圳市銀聯寶電子科技有限公司成立於2007年,是一家專注電源應用方案晶片供應商,公司有10多位在一線大廠20多年工作經歷應用工程師和晶片開發設計工程師。惠州DC-DC方案, Vicor還提供濾波模塊,以及兼容Vicor DC-DC轉換器來滿足標準要求。
  • DC/DC電源模塊介紹
    本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/175382.htm電源模塊電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應器,有降壓和升壓兩種DC/DC電源模塊DC-DC是用開關電源的思想實現的。DC-DC有降壓和升壓兩種,在這裡只說降壓,比如說你給DC-DC輸入10V,DC-DC內部有個振蕩器和斬波模塊,例如,把在一個時間段允許10V通過,另一時間段內不允許10V通過(等於0v)。
  • DC/DC電源模塊是什麼?有何特點
    一、電源模塊是什麼? 電源模塊是可以直接安裝在印刷電路板上的電源供應器,有降壓和升壓兩種,專用集成電路( ASIC )、數位訊號處理器( DSP )、微處理器、存儲器、現場可編程門陣列( FPGA )及其他數字或模擬負載提供供電。
  • DC-DC電源模塊選型
    DC/DC模塊電源以其體積小巧、性能卓異、使用方便的顯著特點,在通信、網絡、工控、鐵路、軍事等領域日益得到廣泛的應用。怎樣正確合理地選用DC/DC模塊電源呢,筆者將從DC/DC模塊電源開發設計的角度,談一談這方面的問題,以供廣大系統設計人員參考。
  • DC-DC電源常用電路設計方案知識
    DC/DC電源簡單理解為進行輸入輸出電壓轉換的電路。常見的DC/DC電源主要分為車載、通訊、工業和消費電子等,前者的使用電壓一般為48V、36V、24V等,後者的使用電壓一般在24V以下。(七)隔離的DC/DC開關電源模塊電路設計方案。常用的單端反激式DC/DC變換電路,這類隔離的控制晶片型號也不少,控制晶片典型代表是常用的UC3842系列。這種是高性能固定頻率電流的控制器,主要用於隔離AC/DC開關電源模塊、DC/DC開關電源模塊。主要應用原理是:電路由主電路、控制電路、啟動電路和反饋電路4部分組成。
  • Flex電源模塊面向工業和鐵路應用推出超寬輸入DC-DC轉換器
    打開APP Flex電源模塊面向工業和鐵路應用推出超寬輸入DC-DC轉換器 廠商供稿 發表於 2019-04-24 17:42:20
  • DC/DC電源模塊是什麼,它的自身特點是什麼
    一、電源模塊是什麼? 電源模塊是可以直接安裝在印刷電路板上的電源供應器,有降壓和升壓兩種,專用集成電路( ASIC )、數位訊號處理器( DSP )、微處理器、存儲器、現場可編程門陣列( FPGA )及其他數字或模擬負載提供供電。 二、DC/DC電源模塊 DC-DC是用開關電源的思想實現的。 DC-DC有降壓和升壓兩種,這裡叫降壓。 例如,在DC-DC中輸入10V。
  • Flex電源模塊面向工業/鐵路,與電信應用發布灌封式1/16磚DC-DC轉換器
    Flex電源模塊(Flex Power Modules)最新推出的PKU-S系列DC-DC電源模塊,可為工業/鐵路,與電信領域提供高可靠性、高性能和堅固耐用的DC-DC解決方案。
  • 搞定DC/DC電源轉換方案設計
    第一條、搞懂DC/DC電源怎麼回事DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉換電路,其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業與消費系列,前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等,後者使用的電源電壓一般在24V以下。
  • 電源ac和dc有什麼區別_dc ac分別代表什麼
    打開APP 電源ac和dc有什麼區別_dc ac分別代表什麼 發表於 2017-10-28 17:18:58   AC:交流電
  • 黃金法則十一條,輕鬆搞定DC/DC電源轉換方案設計
    一般我們把輸入電源電壓在72V以內的電壓變換過程稱為DC/DC轉換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業與消費系列,前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等,後者使用的電源電壓一般在24V以下。不同應用領域規律不同,如PC中常用的是12V、5V、3.3V,模擬電路電源常用5V 15V,數字電路常用3.3V等,現在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓,諸如1.8V、1.5V、1.2V等。
  • Vicor推出首款輻射容錯 DC-DC轉換器電源模塊
    Vicor 抗輻射電源模塊支持抵抗 50 千拉德電離子輻射,具有抗單粒子幹擾(single-event upsets)的功能。 麻薩諸塞州安多弗訊 — 日前,Vicor 公司(NASDAQ:VICR)宣布推出其首款輻射容錯 DC-DC 轉換器電源模塊,該模塊採用 Vicor 最新電鍍 SM-ChiP™ 封裝。
  • 長度只有56mm的DC-ATX電源被推出,僅相當於24Pin電源接口的長度
    DC-ATX電源是於2003年逐步興起的針對MINI-ITX主板一種全新的ATX電源解決方案,它是DC-DC電源方案的一種,即輸入是直流電壓,輸出也是直流電壓,所以需要外接一個ac-dc電源,不過由於DC-ATX電源可以節省機箱內空間,所以也有不少DIY愛好者喜歡採用這種方案來解放迷你機箱中本就不多的空間
  • 關於索尼電視常見的故障和解決方案
    打開APP 關於索尼電視常見的故障和解決方案 工程師之餘 發表於 2018-10-22 16:01:51 電視機一直都是我們日常家居生活中重要的影音設備
  • DC是什麼嘞?
    DC-DC變換器是一種將一種直流電壓轉換為另一種直流電壓的電路拓撲。  DC-DC電源模塊廣泛用於電力電子、軍工、科研、工控設備、通訊設備、儀器儀表、交換設備、接入設備、移動通訊、路由器等通信領域和工業控制、汽車電子、航空航天等領域。
  • 明緯開關電源常見故障_明緯開關電源的維修技巧
    明緯開關電源常見故障_明緯開關電源的維修技巧 網絡整理 發表於 2020-04-26 16:24:38   明緯開關電源常見故障
  • 使用DC-DC電源模塊要注意什麼?
    目前DC-DC電源模塊已廣泛應用於郵電通信設備、基站及用戶電源系統、監控系統、鐵路信號、電力系統、醫療設備、儀器儀表、工業自動化控制及航空航天、軍工等領域。那麼在使用DC-DC電源模塊要注意什麼?北京穩固得電子有限公司電源工程師為大家詳細介紹一下。
  • Flex電源模塊宣布推出1/4磚式大功率1300W DC-DC轉換器
    打開APP Flex電源模塊宣布推出1/4磚式大功率1300W DC-DC轉換器 廠商供稿 發表於 2019-03-12 09:56:41
  • DC/DC電源模塊在RS485接口電路的應用
    一、DC/DC電源模塊在RS485接口電路的應用   (DC/DC電源模塊:隔離1000VDC, In:5V, Out:5V, P:1W),其電路如下圖:
  • 乾貨整理 | 如何解決電源常見應用問題--機殼開關電源篇
    上一期我們向大家介紹了如何解決 DC/DC電源常見的應用問題 ,這次我們將視線聚焦在機殼開關電源上,機殼電源應用領域十分廣泛,不同的應用環境也會對產品有特殊的要求,所以在使用中也會出現一些問題,例如:啟動輸出異常、輸出紋波噪聲大、隔離耐壓問題或是嘯叫問題等