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如何解決電源常見應用問題(DC/DC定壓篇)

發布時間:2020-09-10 責任編輯:wenwei

【導讀】開關電源以高集成度、高可靠性、簡化設計等多重優勢,受到許多產品設計者的青睞,但其容易上手,操作簡單的優點也會在使用中出現一些問題,例如:輸出電壓偏低/飄高、模塊損壞、EMC無法滿足等,針對這些可能發生的電源應用問題,該如何排查并解決相應故障。本文將主要針對DC/DC定電壓輸入電源應用入手分析幾種常見的電源輸出故障。
 
輸出電壓偏低/飄高
 
在日常使用中,由于外圍器件選用不合適、元件損壞、誤操作等,都有可能導致模塊在通電后出現輸出電壓偏低/飄高的問題,會讓后級電路無法正常工作。那么通常是由哪些原因造成的呢?
 
輸入電壓偏低/飄高
 
排查方案:可實際測量輸入端端子電壓,并將輸入電壓調準確。
 
偏低:輸出外接濾波電容過大
 
排查方案:用電橋實測輸出容性大小。輸出外接電容應小于技術手冊規定的最大值。
 
偏低:輸入端防反接保護二極管壓降過大
 
排查方案:確認二極管陽極輸入端電壓??刹捎脡航递^小的二極管。
 
偏低:輸出電路存在過流現象
 
排查方案:在模塊輸出端串聯一個電流表,檢測輸出電流大??;或者檢測模塊輸入端電流大小,根據效率進行換算得出輸出電流大小??筛挠梦宜据敵龉β矢蟮漠a品。
 
飄高:輸出端負載過輕,輕于10%額定負載
 
排查方案:檢測輸出電流大小,確認實際帶載情況。需確保模塊工作時輸出端至少有10%額定負載,若實際電路存在小于10%額定負載情況,可在輸出端并聯一個額定功率10%左右的假負載。
 
電源模塊采用標準的開爾文測試法,如圖1所示,測試條件:室溫Ta=25℃,濕度<75%。
 
如何解決電源常見應用問題(DC/DC定壓篇)
圖1 開爾文測試法
 
模塊輸出不穩壓
 
電源模塊包括輸出穩壓與非穩壓2種類型。但在產品應用中,使用了輸出穩壓型的電源卻還是出現輸出不穩壓的情況,主要原因有以下幾種:
 
輸入/輸出端反接
 
在測試過程中,誤操作將輸入/輸出端反接,導致輸出端電壓跟隨輸入端電壓變化而變化。建議按照技術手冊引腳定義進行接線測試。
 
模塊后端存在反灌電壓
 
導致模塊內部穩壓器擊穿短路。排查方案:更換模塊,重新測試并對輸出電壓進行檢測。建議在模塊后端外接二極管或者TVS管,對反灌電壓進行抑制。
 
輸入端過壓
 
排查方案:檢測輸入電壓,判斷是否有電壓尖峰或超出最大輸入電壓要求。建議按技術規格書要求電壓范圍供電。
 
輸出噪聲大/紋波一片模糊
 
紋波和噪聲是衡量電源模塊優劣的一大關鍵指標,在應用電路中,模塊周邊元器件的設計布局等也會影響輸出噪聲,哪些因素對輸出紋波和噪聲有較大影響呢?
 
電源模塊與主電路噪聲敏感元件(如A/D、D/A、或MCU等)距離過近
 
排查方案:用近場探頭檢測噪聲源。建議將電源模塊遠離主電路噪聲敏感元件或進行隔離。
 
多路系統中各單路輸出的電源模塊之前產生差頻干擾
 
排查方案:使用銅箔包裹一路后接地,檢測另一路輸出端紋波噪聲是否有明顯變化。建議使用多路輸出的電源模塊替代多個單路輸出模塊。
 
主電路噪聲敏感元件的電源輸入端未接去耦電容
 
排查方案:測量模塊輸出端電容容值。建議在主電路噪聲敏感元件的電源輸入端接0.1uF去耦電容。
 
紋波和噪聲是疊加在直流輸出上的周期性和隨機性交流成分,它也影響著輸出精度,一般對紋波和噪聲采用峰-峰值計量(mVp-p)
 
第一步,先將示波器帶寬設置為20MHz,可以有效防止高頻噪聲;
 
第二步,采用平行線測試法、雙絞線法或靠測法。
 
如何解決電源常見應用問題(DC/DC定壓篇)
圖2 平行線測試法
 
注意:
 
(1)C1:高頻陶瓷電容C1容值為1uF,C2根據技術手冊推薦的電容值選擇相應電容;
 
(2)兩平行線銅箔帶之間的距離為2.5mm,兩平行銅箔帶的電壓降之和應小于輸出電壓值的2%。
 
如何解決電源常見應用問題(DC/DC定壓篇)
圖3 紋波噪聲測試波形
 
電源模塊故障問題種類繁多,本文針對以上幾種常見的DC/DC輸出故障問題,簡單闡述
 
 
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