Які проблеми можуть виникнути при перевищенні вхідної напруги джерела живлення CUI Inc.
25 вересня 2018 року Рон Стулл - 7 хвилин читання
Ласкаво просимо до першої частини нашої нової серії під назвою "Розширення меж". Ця серія заглибиться в питання, яке ми часто чуємо на CUI: "Що робити, якщо я працюю зі своїм джерелом живлення за межами певного діапазону специфікацій?" Щоб допомогти відповісти на це запитання, ми розглянемо загальні технічні характеристики джерела живлення та окреслимо потенційні недоліки та збої, які можуть виникнути при роботі джерела живлення поза встановленими межами. У частині 1 цієї серії ми обговоримо потенційні проблеми, які можуть виникнути, коли вхідна напруга виходить за межі допустимого діапазону джерела живлення.
Межі вхідної напруги
В усьому світі наявна напруга мережі та пов'язана з нею стабільність можуть сильно відрізнятися, що ускладнює розробку джерела живлення, яке відповідає потребам діапазону вхідних даних усіх додатків. Якщо припустити, що вхідні характеристики джерела живлення "досить близькі" до бажаної робочої напруги програми, це може призвести до збоїв, якщо джерело живлення фактично працює за межами своїх меж. Ці несправності можна визначити як збої компонентів, збої системи або специфікації, і кожна по-різному впливатиме на джерело живлення та роботу системи.
Перевищення граничних значень вхідної напруги - несправності компонентів
Несправності компонентів трапляються, коли компонент пошкоджений та/або більше не працює належним чином. Застосування напруги, що перевищує максимальну робочу напругу компонента, є простим способом пошкодження будь-якого компонента. Багато компонентів, розміщених на вході, таких як X-конденсатори, варистори з оксиду металу (MOV) та мостові випрямлячі, легко визначити як такі, що зазнають напруги. Якщо вхідна напруга перевищує їх максимальну робочу напругу, конкретний режим відмови цих компонентів може призвести до кількох різних сценаріїв. Наприклад, X-конденсатори, які розроблені для виходу з ладу з міркувань безпеки, швидше за все, відкриють запобіжник, залишаючи джерело живлення непрацездатним. Однак, якщо Y-конденсатори, які призначені для виходу з ладу, мають вийти з ладу, блок живлення може продовжувати працювати, що створює для користувачів ризик шоку.
Типовий вхід змінного струму
Інші компоненти, такі як запобіжник, важче визначити такими, що сприйнятливі до поломки в разі перенапруги. У звичайних умовах запобіжник буде виглядати як короткий, а збільшення напруги просто змусить запобіжник нести менше струму. Якщо збій, наприклад, короткий замикання X-конденсатора, відбувається всередині джерела живлення, запобіжник розімкнеться і від'єднає ланцюг від вхідного джерела. Однак, якщо максимальна напруга запобіжника перевищена і X-конденсатор замикається, запобіжник не зможе придушити дугу. Це не зможе утримати ланцюг розімкнутим, що призведе до постійного протікання струму через вийшов з ладу конденсатор, що спричинить проблеми як вгору, так і нижче.
В інших випадках напруга напруги пов'язана з паразитичними компонентами, значення яких важко визначити. Наприклад, перемикач у зворотньому перетворювачі має пікову напругу, що визначається не тільки вхідною напругою, але також індуктивністю витоку та коефіцієнтом обертів. У таких випадках напруга напруги не завжди може бути визначена простим переглядом схеми або таблиць, а замість цього повинна бути виміряна безпосередньо.
Зліва: типова схема зворотного зв'язку з дискретними компонентами Праворуч: схема зворотної передачі з паразитичними компонентами, додана червоним вкладом напруги перемикача Flyback
Події під напругою також можуть спричинити несправності компонентів. При роботі джерела живлення нижче мінімальної робочої напруги струм у багатьох компонентах буде пропорційно збільшуватися. Запобіжник, випрямляч, вимикачі та інші компоненти, що несуть цей підвищений струм, будуть розсіювати більше потужності, що призведе до підвищення температури та ймовірності виходу з ладу. Магнітні компоненти, такі як дросель з корекцією коефіцієнта потужності (PFC), також нестимуть більше струму, і в результаті спостерігатиметься їх падіння індуктивності або насичення. Залежно від конкретної топології, це може призвести до збільшення пікового струму (потенційно пошкоджуючих компонентів, таких як перемикач), збільшення робочої частоти, зниження ефективності або невдалого перетворення енергії разом.