AC-DC电源模块应用故障排查

电源

开关电源以高集成度、高可靠性、简化设计等多重优势，受到许多产品设计者的青睐，但其容易上手，操作简单的优点使许多产品设计者在使用中出现一些问题，因此本文就从这些角度出发，通过分析开关电源常见的使用问题以及如何排除故障进行详细的阐述，希望对我们的日常产品设计有所帮助。
1.接通输入电压后，模块无输出或者直接损坏?
由于客户使用的电源外围器件不合适、元件有损伤、使用电磁环境恶劣或者误操作等，都有可能导致模块在通电后没有输出电压或者直接损坏。

图1 电源模块通常外接的外围电路

(1)输出引脚焊接错误或者客户PCB残留锡渣导致输出短路，使模块处于短路保护状态。建议按照模块丝印图正确焊接引脚或清洗PCB，排除短路状态后，重新上电即可恢复正常。
(2)输入外接的保险丝FUSE损坏，排查模块输入前置电路是否存在短路情况，其次检查保险丝规格是否太小。建议按照规格书推荐规格选用保险丝。
(3)客户使用电压环境不稳定，存在输入电压过大的可能，使模块启动瞬间损坏。建议按照规格书要求的范围给模块供电。
(4)模块启动瞬间，存在较大的浪涌电流，使模块直接启动瞬间损坏。建议按照规格书上推荐的防护电路在模块前端加浪涌抑制电路。
2.为什么模块起机输出电压不稳定或者偏低?
(1)电源模块输出端通常推荐增加一定的滤波电容，但在使用过程中，由于认识不足等原因，使用了过大的输出滤波电容。

图2 容性负载过大

如图2中的电路(a)所示，一个3W的模块，输出使用了2000uF的电容，而通过查阅产品手册了解到，建议模块最大输出电容为800uF。输出电容过大可能导致启动不良或者输出电压偏低。建议模块外接的输出电容容值不大于产品手册规定的最大容性负载。

图3 容性负载典型值以及最大值

(2)客户在使用模块时，未准确估算出所需的电源模块功率，使模块处于超载启动或超载工作状态。

图4 ZY0JGBxxP-10W系列电源模块

如图4中ZY0JGBxxP-10W系列电源模块所示，模块的额定功率为10W即模块使用的功率范围不能超过10W，否则可能会导致模块启动不良，或者输出电压偏低。建议改用更大功率的电源模块或者减轻使用负载。
3.模块纹波噪声超过产品手册标注的最大值?
开关电源输出不是纯正的直流电压，里面有些交流成分即纹波和噪声。噪声的产品原因有两种，一种是开关电源自身产生的，另一种是外接电磁场的干扰(EMI)，它能通过辐射或者电源线输入开关电源。由于开关电源品种繁多，每个电源制造商都有自己的测量标准。所以示波器带宽选择不一致，或者测试方法不一样都有可能导致测得的结果不同。建议示波器带宽选择20MHz，然后按照图5要求的方法进行测量。

图5 噪声测试标准

4.模块在恶劣环境温度下不能正常工作或者易损坏?
电源是一种电能转换设备，在转换过程中本身需要消耗一些电能，而这些电能则被转化为热量释出，而电子元件工作的稳定性与老化速度是和环境温度息息相关的。因此使用不当会导致模块不能正常工作或者工作一段时间后损坏。

图6 降额曲线

(1)a.温升过高，模块输出电压间歇性震荡，发生过温度保护现象。
b.输出纹波增大或者电源出现鼓包现象。
C.模块损坏。
建议环境温度过高时，需严格按照产品手册中的降额曲线操作，或者选用更大功率的电源模块。
(2)低温下不能正常启动或者启动有尖峰。
建议环境温度较低时，需严格按照产品手册中的降额曲线操作。
5.具有CE标示的产品，是否装机于其他系统内，一定能符合EMC要求?
不一定，一般电源供应器安置在系统的位置、线组的安排与系统接地设计等均会造成某种程度的影响。相同的电源供应器，在不同的使用环境或应用往往会有不同的结果。如果模块不满足EMC要求或者模块与客户的系统相互干扰，建议适当调整模块与敏感器件的距离并采取屏蔽措施，并按照数据手册外接推荐的EMC防护电路。

图7 致远电源模块

6.怎么延长AC-DC开关电源的使用寿命?
一般认为电解电容随着环境温度升高10℃，而寿命缩小一半，而电解电容又是AC-DC开关电源不可缺少的元件，所以可以说电解电容的寿命很大程度决定开关电源的使用寿命。建议选用多30%输出额定功率的模块。例如若系统需要一个15W的电源，则建议挑选不小于20W(例如ZY0JGBxxD-20W)输出额定功率的模块，以此类推可有效延长电源的使用寿命。

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