现代电子技术好中吗揭秘电源模块设计要点秒除故障疑虑

导语:电源模块,简而言之,就是将电源进行了模块化的设计。这种模块化的优点使得它在多个领域得到广泛应用。

一、电源模块设计要点

组件选择

不同组件的选用会直接影响到整个电源模块的性能。比如,陶瓷或电解电容器通常用于高频和低失谐率要求的情况,而钽电容器则因其耐高温、高稳定性和良好的抗放大特性而受到青睐。不过,不同产品和使用环境对组件也有不同的需求,因此在选择组件时需要综合考虑这些因素。

防浪涌保护措施

如何有效地防止过压事件对于确保系统稳定运行至关重要。在设计防浪涌保护措施时,可以根据不同的应用场景调整抵抗元件(如TVS管)的位置,以提高整体EMC性能。但是,如果不当地使用两级防护措施,它们可能会适得其反,造成更大的问题。

减少设计复杂度

通过精心控制各个部件以达到指定值,并减少非必需的元件数量,可以延长设备寿命并提高可靠性。此外,这种方法还能够降低成本,因为需要购买和存储较少的零部件。

双向输出设计

在双向输出功率供应中,必须注意负载平衡。如果主辅两个线路没有均匀调节输出,那么这可能导致系统不稳定甚至故障。

二、排除常见故障

输入侧过高 voltage fault

输入参数异常——输入侧过高 voltage fault。这类问题可能导致系统无法正常工作或者严重情况下损坏硬件。那么,这种情况往往是由哪些原因引起的呢?

输出端未接负载; 或者说,是因为负载轻于10%额定值; 输入侧存在干扰或偏高。

为了解决这一问题,我们可以:

确保至少有10%额定的负载连接到输出端;如果实际操作中会出现空载,则应该添加一个与额定功率相匹配(但小于10%)的小型假装载;

更换合理范围内的输入 voltage,并且对于存在干扰的情况,在输入侧安装 TVS 管或稳压管;

输出 voltage too low fault

针对电源模参数异常——output voltage太低。这可能导致微处理器突然增大负荷,从而造成复位,还能显著缩短设备寿命。因此,对于 output voltage 低的问题,我们首先应思考哪些原因引起了这个现象呢?

输入 voltageslow 或 power不足; 输出线路过长或过细,从而产生大量线损; input protection diodes 的阻降太大; input filter inductors 过大。

为了解决这一类问题,我们可以采取以下步骤:

调整供给力量,或更换具有更大功率的一次性供给;

调整布线,将导线截面积增加,或缩短导线长度以减少内部阻力;

使用具有较小阻挡压力的二极管替代当前二极管;

降低滤波感应值,或减小感应到的内部阻力;

Output noise level too high fault

针对 output parameter exception ——output noise level over high。这一点尤为关键,因为噪声水平直接影响着 supply module 的质量。在实践中,无论是 module 与 main circuit 中敏感元件之间距离是否足够远抑或是在 main circuit 中 sensitive 元素上方缺乏去耦动作都是噪声水平提升的一个主要原因。那么,又是什么因素使得 output noise level become so high?

supply modules 和 main circuits 噪声敏感元 件之间距离太近, 或者, 在 main circuits 噪声敏感 元素上方未接入去耦 capacitor ; 多路 system 中各单路 supply modules 之间产生差频干扰 ; 地面管理不当。

为了改善这一状况,我们可以采用以下策略:

尽量将 supply modules 与主 circuit 噪声敏感元 件保持足够远离,即尽量隔离它们;

对于所有含有 A/D、D/A 或 MCU 等 sensitivity 元素的地方,都应当安装0.1μF去耦动作;

使用一个多路 supply 模式来代替多个独立单路 supply 模式,以消除差频干扰;

采用集中地管理点,更远处地面连接,同时尽量减小环形路径面积以避免回波效应;

Supply insulation failure

针对 performance anomaly ——supply insulation failure。一方面,由于隔离机制提供几千伏以上的绝缘能力,但另一方面,在实际应用过程中,如测试阶段出现冲击测试错误或者维修阶段反复焊接等情形下,其耐压能力就变得不可预测。那又是什么因素会致使其耐压能力下降?

test equipment existent surge during startup, or the chosen module's isolation voltage is insufficient, or repeated soldering and desoldering during repair operations

To improve this situation, we can follow these guidelines:

Gradually increase the test voltage to avoid sudden spikes or surges.

Choose a power supply with a higher isolation rating.

Avoid excessive heat when soldering or desoldering components to prevent damage to the power supply.

Through these measures, you can ensure that your electrical systems operate safely and efficiently while minimizing potential failures and downtime costs due to faulty supplies or other issues related thereto!

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