《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(lái)源:ZLG致遠(yuǎn)電子

  電源模塊以高集成度、高可靠性、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)等多重優(yōu)勢(shì),,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(huì)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(shì),,還可能降低系統(tǒng)可靠性。

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  1.兩級(jí)浪涌防護(hù)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(chǎng)合,需要增加額外的浪涌防護(hù)電路,,以提升系統(tǒng)EMC性能,。如圖1所示,為提高輸入級(jí)的浪涌防護(hù)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(shí)現(xiàn)兩級(jí)防護(hù),,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(qiáng)干擾場(chǎng)合,,MOV2可能無(wú)法承受浪涌沖擊而提前損壞,,導(dǎo)致整個(gè)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(guò)早損壞,。

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  圖1  兩級(jí)浪涌防護(hù)

  增加一個(gè)電感,構(gòu)成兩級(jí)防護(hù)電路,。如電路(c),、(d)所示,串入一個(gè)電感,,將防護(hù)器件分隔成兩級(jí),,對(duì)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(jìn)一步吸收殘壓保護(hù)模塊。另外,,即使是單級(jí)防護(hù),,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(guò)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(guò)程中,由于認(rèn)識(shí)不足等原因,,使用了過(guò)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(guò)大

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

  3.接開(kāi)關(guān)電源芯片,注意啟動(dòng)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(méi)有設(shè)計(jì)欠壓鎖定,在VIN電壓較低時(shí)即開(kāi)始啟動(dòng),,若OUT負(fù)載過(guò)重,,可能被24V模塊誤判為短路或容性負(fù)載過(guò)大,從而導(dǎo)致啟動(dòng)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(jiǎn)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(dòng)LM2576等外接開(kāi)關(guān)電源芯片,,可以很大程度上避免啟動(dòng)不良問(wèn)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(jìn)行控制,。

  4.雙路模塊,,注意負(fù)載平衡

  對(duì)于雙路輸出模塊,兩路輸出對(duì)負(fù)載的要求不同,,這類(lèi)模塊通常只對(duì)其中一路進(jìn)行穩(wěn)壓反饋,,另一路通過(guò)變壓器耦合達(dá)到所需的電壓。

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

  致遠(yuǎn)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(gè)相同的模塊,,而單個(gè)的功率不足時(shí),很自然的想到兩個(gè)模塊并聯(lián)使用,,以滿(mǎn)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(guò)大的電流而導(dǎo)致模塊過(guò)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(gè)模塊的帶載能力,,則其中一個(gè)模塊可能存在超負(fù)荷使用的情況,。對(duì)于此種應(yīng)用,需使用單個(gè)大于5W功率的模塊,,比如ZY0JGB12P-10W,。而電路(b)則不然,每個(gè)模塊的功率均能滿(mǎn)足負(fù)載的需要,,此時(shí)屬于冗余設(shè)計(jì),。

  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(kāi)機(jī)時(shí)或外部供電接入時(shí),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(guò)壓擊穿,,在未做嚴(yán)格評(píng)估的情況下,建議使用陶瓷電容或電解電容


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