《電子技術(shù)應(yīng)用》
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提高電源可靠性的應(yīng)用電路

2016-04-20
來源:ZLG致遠電子

  電源模塊以高集成度,、高可靠性,、簡化設(shè)計等多重優(yōu)勢,受到許多工程師的青睞,但即便使用相同的模塊,,不同的用法也會導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性大相徑庭。使用不當(dāng),,非但不能發(fā)揮模塊的優(yōu)勢,,還可能降低系統(tǒng)可靠性。

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  1.兩級浪涌防護電路,,使用不當(dāng)適得其反

  電源模塊體積小,,在EMC要求比較高的場合,需要增加額外的浪涌防護電路,,以提升系統(tǒng)EMC性能,。如圖1所示,為提高輸入級的浪涌防護能力,,在外圍增加了壓敏電阻和TVS管,。但圖中的電路(a)、(b)原目的是想實現(xiàn)兩級防護,,但可能適得其反,。如果(a)中MOV2的壓敏電壓和通流能力比MOV1低,在強干擾場合,,MOV2可能無法承受浪涌沖擊而提前損壞,,導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。同樣的,,電路(b),,由于TVS響應(yīng)速度比MOV快,往往是MOV未起作用,,而TVS過早損壞,。

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  圖1  兩級浪涌防護

  增加一個電感,構(gòu)成兩級防護電路,。如電路(c),、(d)所示,串入一個電感,,將防護器件分隔成兩級,,對高頻浪涌脈沖,電感具有較大的阻抗,,因此首先起作用的是前端的壓敏電阻,,而后端的壓敏和TVS能夠進一步吸收殘壓保護模塊。另外,,即使是單級防護,,增加電感也能起到一定的作用,,避免浪涌電壓直接加到模塊輸入端。

  2.輸出濾波電容過大,,導(dǎo)致模塊異常

  電源模塊輸出端通常推薦增加一定的濾波電容,,但在使用過程中,由于認(rèn)識不足等原因,,使用了過大的輸出濾波電容,,既增加了成本又降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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  圖2  容性負(fù)載過大

  如圖2中的電路(a)所示,,一個3W的模塊,,輸出使用了2000uF的電容,而通過查閱產(chǎn)品手冊了解到,,模塊建議最大輸出電容為800uF,。輸出電容過大可能導(dǎo)致啟動不良,而對于不帶短路保護的微功率DC-DC模塊,,輸出電容過大甚至可能導(dǎo)致模塊永久損壞,。

  3.接開關(guān)電源芯片,注意啟動不良

  如圖3所示,,電源模塊的輸出電壓是逐漸建立的,,電路(a)的LM2576沒有設(shè)計欠壓鎖定,在VIN電壓較低時即開始啟動,,若OUT負(fù)載過重,,可能被24V模塊誤判為短路或容性負(fù)載過大,從而導(dǎo)致啟動不良,。

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  圖3  增加欠壓鎖定

  因此推薦使用電路(b),,外置簡單的欠壓鎖定,使24V模塊輸出電壓建立到預(yù)置值后再啟動LM2576等外接開關(guān)電源芯片,,可以很大程度上避免啟動不良問題,。

  或者可以使用功率余量更大的電源模塊, ON/OFF引腳也可以連接到MCU進行控制,。

  4.雙路模塊,,注意負(fù)載平衡

  對于雙路輸出模塊,兩路輸出對負(fù)載的要求不同,,這類模塊通常只對其中一路進行穩(wěn)壓反饋,,另一路通過變壓器耦合達到所需的電壓。

  當(dāng)穩(wěn)壓主路負(fù)載過重輔路過輕時,,輔路電壓會飄高較多,,此時輔路對電壓要求嚴(yán)格時,需增加三端穩(wěn)壓器,。而當(dāng)非穩(wěn)壓輔路負(fù)載過重主路過輕時,,可能出現(xiàn)輸出電壓不穩(wěn)定或者輔路電壓過低的情況,,此時需給主路增加假負(fù)載,。

  致遠電子的部分模塊是主輔路均穩(wěn)壓的,,例如ZY0GD1212DI3-15W就是雙12V雙穩(wěn)壓輸出產(chǎn)品。

  5.并聯(lián)與冗余,,不是一回事

  當(dāng)手頭有兩個相同的模塊,,而單個的功率不足時,很自然的想到兩個模塊并聯(lián)使用,,以滿足功率要求,,但將普通電源模塊并聯(lián)使用提升功率的方法存在極大隱患,輸出電壓偏高的模塊需提供過大的電流而導(dǎo)致模塊過功率,。

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  圖4  冗余應(yīng)用

  如上圖電路(a)所示,,負(fù)載需5W功率,超出單個模塊的帶載能力,,則其中一個模塊可能存在超負(fù)荷使用的情況,。對于此種應(yīng)用,需使用單個大于5W功率的模塊,,比如ZY0JGB12P-10W,。而電路(b)則不然,每個模塊的功率均能滿足負(fù)載的需要,,此時屬于冗余設(shè)計,。

  6.鉭電容雖好,放在電源輸入輸出需謹(jǐn)慎

  鉭二氧化錳電容比較容易擊穿短路,,抗浪涌能力差,,開機時或外部供電接入時,很可能形成較大的浪涌電流或電壓,,造成鉭電容的燒毀短路或過壓擊穿,,在未做嚴(yán)格評估的情況下,建議使用陶瓷電容或電解電容


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