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開關電源設計,如何防止初次上電“炸機”?_技術文章

開關電源設計,如何防止初次上電“炸機”?

作者:网絡 来源:网絡 日期:2018-12-21 16:06:06 人氣:294



做了这麼些年的開關電源設計,一個很讓我心里忐忑的事就是新做的樣機進行初次上電,擔心炸機。相信很多工程師跟我一樣深有體會,把自己的新樣機在上電之前檢查再檢查,生怕哪個地方有焊錯焊反搭焊或者說有地方短路,甚至把工作台上都掃得幹幹淨淨以防萬一。

根據工程師的经验不同,細心程度不同,樣機首次通電有一定的炸機概率,并且提心吊膽的。當然“提心吊膽”一詞隻能用在一部分工程師上,有部分工程師天生不怕炸也不怕做耐壓實验時發出的那個“滋滋”的聲音,一副臉不變色心不跳的樣子(不知道是不是裝的)。

炸機很痛苦,尤其这樣一個全新樣機本就沒有調試好參數的電源,本来電源就有可能存在不正常,炸了豈不是更難修理?

为此很多工程師由于設備配置有限,用各種辦法经验来避免炸機,比如輸入電壓慢慢調高邊調邊看電流的狀态,看功率計上的功率變化,一旦形勢不對馬上斷電,这樣确實可以避免一些異常情況,但有時手速不夠快就炸了。

下面給大家分享一個親測有效,且成本很低的方法来防止樣機首次上電炸機的問題,手頭有 ac source 等設備的工程師請忽略!

方法很簡單,就是在開關電源輸入線上串聯一個白熾燈来做保護,如下圖。

注意串聯白熾燈初次上電不用帶輸出負載,直接空載上電。

無大電流的情況

如果白熾燈沒有亮燈,或者就剛上電的那一下亮了然後又熄滅(第一下亮是輸入浪湧電流引起的),說明開關電源沒有大電流輸入,此時可測試電源的輸出是否为正常電壓。

如果輸出正常則可以去除白熾燈進行正常的調試了。

如果輸出電壓不正常,可繼續接在白熾燈上直到找到原因解決後再去除白熾燈進行正常調試。

有大電流的情況

如果通電後白熾燈一直亮,或者白熾燈在間斷的亮-不亮-亮的循環狀态,說明開關電源内部有大電流,此時可關電仔細檢查開關電源,重複此法直到開關電源空載正常後方可去除白熾燈進行正常調試。

为何可以防止大部分的炸機?下面小編進行簡單的分析一下,如果不對之處歡迎指正。

大致原理如下:

先把上圖畫一個簡單的等效電路,如下:


原理如下

無大電流的情況

若開關電源沒進入危險狀态(開關電源輸出正常 或者 開關電源輸出電壓在上下跳动但沒有導致輸入大電流),則此時流進開關電源的輸入電流很微弱,可等效看作Zo很大。

假設此時電源的功耗为2.2W,Zo上的平均電流大約为0.01A,Zo上的阻抗大約为220/0.01,大約是22K。

一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷态電阻大約在幾十歐姆到幾百歐姆,在此我假設为Z1=100Ω,根據阻抗的分壓比可知,白熾燈上的壓降非常小所以白熾燈不亮燈。

有大電流輸入的情況

若開關電源沒沒有進入危險狀态(開關電源輸入有大電流),電流很大,可等效看作Zo很小。

假設此時電源流入的電流平均为5A,相當于Zo上的平均電流为5A,Zo上的阻抗大約为220/5,大約是44Ω。

一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷态阻抗大約在幾十歐姆到幾百歐姆,在此我假設为Z1=100Ω,根據阻抗的分壓比可知,白熾燈上的壓降是比較大的。

另外白熾燈還有一個特性就是熱态阻抗比冷态阻抗要大很多,實验得出大概十多倍的樣子,在此我假設熱态阻抗是冷态阻抗的10倍。由于上電白熾燈上有較大的壓降和較大的電流會以非常快的速度發熱,設發熱後阻抗由Z1=100Ω變成Z1=1K,在很短的時間内會使Zo上的電壓變得非常小從而避免了開關電源炸機。

 

白熾燈冷态電阻與熱态電阻實验測試記錄表


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