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标题: 电源的可靠性怎样提高 [打印本页]

作者: unix16785    时间: 2022-3-30 11:08
标题: 电源的可靠性怎样提高
本帖最后由 unix16785 于 2022-3-30 15:36 编辑 ; S) i8 w8 [7 n3 f
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电源模块以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势,受到许多工程师的青睐,但即便使用相同的模块,不同的用法也会导致系统的可靠性大相径庭。使用不当,非但不能发挥模块的优势,还可能降低系统可靠性。
! d8 G+ Z& `  D$ s, ^1.两级浪涌防护电路,使用不当适得其反
- l1 u: |" h9 C' A电源模块体积小,在EMC要求比较高的场合,需要增加额外的浪涌防护电路,以提升系统EMC性能。如图1所示,为提高输入级的浪涌防护能力,在外围增加了压敏电阻和TVS管。但图中的电路(a)、(b)原目的是想实现两级防护,但可能适得其反。如果(a)中MOV2的压敏电压和通流能力比MOV1低,在强干扰场合,MOV2可能无法承受浪涌冲击而提前损坏,导致整个系统瘫痪。同样的,电路(b),由于TVS响应速度比MOV快,往往是MOV未起作用,而TVS过早损坏。
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增加一个电感,构成两级防护电路。如电路(c)、(d)所示,串入一个电感,将防护器件分隔成两级,对高频浪涌脉冲,电感具有较大的阻抗,因此首先起作用的是前端的压敏电阻,而后端的压敏和TVS能够进一步吸收残压保护模块。另外,即使是单级防护,增加电感也能起到一定的作用,避免浪涌电压直接加到模块输入端。, M+ A4 ^3 `  j: {, W0 m
2.输出滤波电容过大,导致模块异常- M  S+ @- ]& M4 N7 l
电源模块输出端通常推荐增加一定的滤波电容,但在使用过程中,由于认识不足等原因,使用了过大的输出滤波电容,既增加了成本又降低了系统的稳定性。
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如图2中的电路(a)所示,一个3W的模块,输出使用了2000uF的电容,而通过查阅产品手册了解到,模块建议最大输出电容为800uF。输出电容过大可能导致启动不良,而对于不带短路保护的微功率DC-DC模块,输出电容过大甚至可能导致模块永久损坏。# f( }! K) S3 a6 C
3.接开关电源芯片,注意启动不良  I$ o* _  V5 h
如图3所示,电源模块的输出电压是逐渐建立的,电路(a)的LM2576没有设计欠压锁定,在VIN电压较低时即开始启动,若OUT负载过重,可能被24V模块误判为短路或容性负载过大,从而导致启动不良 6 o$ }9 ^: h  U5 M; ?7 S" g% U
因此推荐使用电路(b),外置简单的欠压锁定,使24V模块输出电压建立到预置值后再启动LM2576等外接开关电源芯片,可以很大程度上避免启动不良问题。
9 ^4 G: Z/ [  }5 W0 ?或者可以使用功率余量更大的电源模块, ON/OFF引脚也可以连接到MCU进行控制。2 r% Y) {4 c. X2 r/ x$ R
4.双路模块,注意负载平衡
3 ^# v3 v- H  `6 q对于双路输出模块,两路输出对负载的要求不同,这类模块通常只对其中一路进行稳压反馈,另一路通过变压器耦合达到所需的电压。( i2 j2 B* v% @2 ]6 J+ K
当稳压主路负载过重辅路过轻时,辅路电压会飘高较多,此时辅路对电压要求严格时,需增加三端稳压器。而当非稳压辅路负载过重主路过轻时,可能出现输出电压不稳定或者辅路电压过低的情况,此时需给主路增加假负载。2 C2 P+ \& m. a: `. J+ t5 |
致远电子的部分模块是主辅路均稳压的,例如ZY0GD1212DI3-15W就是双12V双稳压输出产品。3 X9 C  C6 r+ L) g, V& `
5.并联与冗余,不是一回事4 E) Z: I6 H+ O& V  |4 {0 N
当手头有两个相同的模块,而单个的功率不足时,很自然的想到两个模块并联使用,以满足功率要求,但将普通电源模块并联使用提升功率的方法存在极大隐患,输出电压偏高的模块需提供过大的电流而导致模块过功率。5 M, l- h' K- s) Y5 w" |; i2 u9 R

/ W8 ~5 b* z0 z5 ?+ Y0 ]如上图电路(a)所示,负载需5W功率,超出单个模块的带载能力,则其中一个模块可能存在超负荷使用的情况。对于此种应用,需使用单个大于5W功率的模块,比如ZY0JGB12P-10W。而电路(b)则不然,每个模块的功率均能满足负载的需要,此时属于冗余设计。
. ^; Y$ K1 t: |3 x6 {. i6.钽电容虽好,放在电源输入输出需谨慎, B% _( I2 o$ `& e; S: r5 l
钽二氧化锰电容比较容易击穿短路,抗浪涌能力差,开机时或外部供电接入时,很可能形成较大的浪涌电流或电压,造成钽电容的烧毁短路或过压击穿,在未做严格评估的情况下,建议使用陶瓷电容或电解电容。
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作者: modengxian111    时间: 2022-3-30 13:48
钽电容
作者: Houseefe    时间: 2022-3-30 15:04
增加一定的滤波电容




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