開關(guān)電源應(yīng)用中有哪些問題?-按鍵開關(guān)芯片
小功率電源被廣泛地應(yīng)用于電子電氣行業(yè),在應(yīng)用的過程中也時(shí)常出現(xiàn)一些電源故障,如啟機(jī)不良、輸出電壓偏低、模塊過熱等問題,針對(duì)這些電源供電故障現(xiàn)象,如何定位背后的問題?本文將為您揭曉。
輸出電壓偏低
電源輸出電壓過低,會(huì)讓后級(jí)電路無(wú)法正常工作,如在微控制器系統(tǒng)中,負(fù)載突然增大,會(huì)拉低微控制器的供電電壓,而造成微控制器復(fù)位,這會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)級(jí)的電路帶來毀滅性的打擊,會(huì)造成一子落錯(cuò)全盤毀的連鎖式反應(yīng)。輸出電壓過低通常是由那些原因造成的呢?
①輸出級(jí)并聯(lián)多個(gè)負(fù)載,在正常工作后,有負(fù)載需要較大的瞬態(tài)電流,造成電壓被瞬間拉低,從而影響其它并聯(lián)的負(fù)載;
②輸出線路過長(zhǎng)或過細(xì),造成線損過大,從而在線路間產(chǎn)生了不小的壓降,最終導(dǎo)致電源模塊的輸出電壓到真正的負(fù)載兩端時(shí),電壓偏低;
③防反接二極管的壓降過大,一般二極管的正向壓降在0.2~0.6V之間,如果電源模塊輸出的是5V電壓,那么高導(dǎo)通壓降的二極管所產(chǎn)生的電壓降就會(huì)使后級(jí)電路的電壓偏低,從而不能正常工作;
④模塊外圍電路中的輸入濾波電感過大,導(dǎo)致內(nèi)阻變大,電流扼制作用增強(qiáng),當(dāng)后級(jí)負(fù)載突然變重時(shí),電流供應(yīng)不上而導(dǎo)致負(fù)載兩端的電壓偏低。
解決方法
①在輸出端并一個(gè)大電容或換用更大功率輸入電源;
②調(diào)整布線,增大導(dǎo)線截面積或縮短導(dǎo)線長(zhǎng)度,減小內(nèi)阻,如果其電源模塊有Trim功能調(diào)節(jié),可以調(diào)高輸出電壓來抵消線損產(chǎn)生的壓降;
③換用導(dǎo)通壓降小的二極管;
④減小濾波電感值且降低電感的內(nèi)阻。
模塊發(fā)熱嚴(yán)重
電源模塊在電壓轉(zhuǎn)換過程中有能量損耗,產(chǎn)生熱能導(dǎo)致模塊發(fā)熱,降低電源的轉(zhuǎn)換效率,影響電源模塊正常工作,但什么情況下會(huì)造成電源模塊發(fā)熱較嚴(yán)重呢?
①使用的是線性電源模塊,由于線性電源內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)使得其功率導(dǎo)通壓降大,在相同的輸出功率下,線性電源模塊內(nèi)部產(chǎn)生的損耗更大;
②負(fù)載過流,超出數(shù)據(jù)手冊(cè)應(yīng)用范圍使得內(nèi)部關(guān)鍵器件溫度飆升;
③環(huán)境溫度過高或散熱不良;
④其他大發(fā)熱源熱傳遞。
解決方法
①使用線性電源時(shí)要加散熱片,或選擇效率高的開關(guān)電源;
②換輸出功率更大的模塊,確保有70%~80%的負(fù)載降額;
③降低環(huán)境溫度,保持散熱良好。
輸出噪聲較大
噪聲是衡量電源模塊優(yōu)劣的一大關(guān)鍵指標(biāo),在應(yīng)用電路中,模塊周邊元器件的設(shè)計(jì)布局等也會(huì)影響輸出噪聲,哪些因素對(duì)輸出噪聲有較大影響呢?
①電源模塊與主電路噪聲敏感元件距離過近;
②主電路噪聲敏感元件的電源輸入端處未接去耦電容;
③多路系統(tǒng)中各單路輸出的電源模塊之間產(chǎn)生差頻干擾;
④地線處理不合理;
⑤電源模塊輸入端的噪聲過大,未處理,直接耦合到電源模塊輸出端。
解決方法
①將電源模塊盡可能遠(yuǎn)離主電路噪聲敏感元件或模塊與主電路噪聲敏感元件進(jìn)行隔離;
②主電路噪聲敏感元件(如:A/D、D/A或MCU))的電源輸入端處接0.1μF去耦電容;
③使用一個(gè)多路輸出的電源模塊代替多個(gè)單路輸出模塊消除差頻干擾;
④采用遠(yuǎn)端一點(diǎn)接地、減小地線環(huán)路面積。
開關(guān)電源印制板銅皮走線的注意事項(xiàng):
走線電流密度:現(xiàn)在多數(shù)線路采用絕緣板縛銅構(gòu)成。常用線路板銅皮厚度為35μm,走線可按照1A/mm經(jīng)驗(yàn)值取電流密度值,具體計(jì)算可參見教科書。為 保證走線機(jī)械強(qiáng)度原則線寬應(yīng)大于或等于0.3mm。銅皮厚度為70μm 線路板也常見于開關(guān)電源,那么電流密度可更高些。
模塊電源行列也有部分產(chǎn)品采用多層板,主要便于集成變壓器電感等功率器件,優(yōu)化接線、功率管散熱等。具有工藝美觀一致性好,變壓器散熱好的優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)是成本較高,靈活性較差,僅適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
單面板,市場(chǎng)流通通用開關(guān)電源幾乎都采用了單面線路板,其具有低成本的優(yōu)勢(shì),在設(shè)計(jì),及生產(chǎn)工藝上采取一些措施亦可確保其性能。為保證良好的焊接機(jī)械結(jié)構(gòu)性能,單面板焊盤應(yīng)稍微大一些,以確保銅皮和基板的良好縛著力,而不至于受到震動(dòng)時(shí)銅皮剝離、斷脫。
一般焊環(huán)寬度應(yīng)大于0.3mm。焊盤孔直徑應(yīng)略大于器件引腳直徑,但不宜過大,保證管腳與焊盤間由焊錫連接距離最短,盤孔大小以不妨礙正常查件為度,焊盤孔直徑一般大于管腳 直徑0.1-0.2mm。多引腳器件為保證順利查件,也可更大一些。
單面板上元器件應(yīng)緊貼線路板。需要架空散熱的器件,要在器件與線路板之間的管腳上加套管,可起到支撐器件和增加絕緣的雙重作用,要最大限度減少或避免外力 沖擊對(duì)焊盤與管腳連接處造成的影響,增強(qiáng)焊接的牢固性。
線路板上重量較大的部件可增加支撐連接點(diǎn),可加強(qiáng)與線路板間連接強(qiáng)度,如變壓器,功率器件散熱器。雙面板焊盤由于孔已作金屬化處理強(qiáng)度較高,焊環(huán)可比單面板小一些,焊盤孔孔徑可 比管腳直徑略微大一些,因?yàn)樵诤附舆^程中有利于焊錫溶液通過焊孔滲透到頂層焊盤,以增加焊接可靠性。
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