通信开关电源电磁兼容性故障及维修方法

发布时间：2024-01-18 11:46
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：1425

　　通信开关电源在现代通信系统中扮演着至关重要的角色，但是在使用过程中常常会遇到电磁兼容性故障，这些故障可能会导致通信中断、数据丢失或设备损坏等严重后果。因此，了解常见的通信开关电源电磁兼容性故障及其维修方法对于保障通信系统的稳定运行至关重要。本文AMEYA360电子元器件采购网将介绍几种常见的故障类型，并提供相应的维修方法，希望能够为读者解决相关问题提供参考。

通信开关电源电磁兼容性故障及维修方法

　　一、通信开关电源电磁兼容性故障的分类

　　通信开关电源电磁兼容性故障主要分为两类：传导故障和辐射故障。传导故障是指设备通过电源线、接地线等传输线将电磁干扰信号传输到电源和信号线路上，导致其他设备出现异常。辐射故障是指设备内部电磁干扰信号通过空间辐射的形式影响其他设备。

　　通信开关电源的电磁兼容性测试主要包括以下几个方面：

　　1. 传导测试：测试通信开关电源通过电源线、信号线等传输线传导的电磁干扰信号。这种测试主要用来评估电源和信号线路对外部电磁干扰信号的抗干扰能力。

　　2. 辐射测试：测试通信开关电源通过空间辐射的电磁干扰信号。这种测试主要用来评估设备对外部电磁环境的干扰程度。

　　3. 静电测试：测试通信开关电源对静电的抗干扰能力。静电是一种常见的电磁干扰源，对电子设备的影响较大，因此需要对设备进行静电测试。

　　4. 雷击测试：测试通信开关电源对雷击的抗干扰能力。雷击是一种强电磁干扰源，对设备的危害较大，因此需要对设备进行雷击测试。

　　5. 电磁脉冲测试：测试通信开关电源对电磁脉冲的抗干扰能力。电磁脉冲是一种强电磁干扰源，主要来自于核爆炸、雷电等自然现象，对设备的危害较大，因此需要进行电磁脉冲测试。

　　在进行通信开关电源电磁兼容性测试时，需要使用专业的电磁兼容测试仪器和设备，按照相关标准和规范进行测试，并记录测试数据和结果。根据测试结果，可以对通信开关电源的电磁兼容性进行评估和改进，提高设备的可靠性和稳定性。

　　二、常见故障及原因分析

　　电源线传导发射超标

　　电源线传导发射超标是通信开关电源电磁兼容性故障中最常见的问题之一。主要原因是电源线在传输电能时，会同时传输噪声和干扰信号，导致电源线传导发射超标。此外，电源线设计不良、屏蔽效果差、接线端子松动等问题也可能导致传导发射超标。

　　辐射骚扰超标

　　辐射骚扰超标是通信开关电源电磁兼容性故障中的另一个常见问题。主要原因是设备内部电路设计不合理、布局不规范、屏蔽不严密等导致电磁干扰信号外泄。此外，设备外部的磁场和电场也可能对设备产生影响，导致辐射骚扰超标。

　　三、维修方法

　　针对以上常见故障，可以采取以下维修方法：

　　检查电源线是否完好，如有破损或老化现象，应及时更换;检查接线端子是否松动，如有问题应及时紧固。

　　检查设备的屏蔽效果是否良好，如有问题应及时修复。可以采取加装屏蔽网、更换屏蔽材料等方式提高设备的屏蔽效果。

　　检查设备内部的电路设计和布局是否规范，如有问题应及时调整。可以优化电路设计、改善布局等方式提高设备的电磁兼容性。

　　使用专业的电磁兼容测试仪器对设备进行测试，找出故障的具体原因，并根据原因采取相应的维修措施。

　　对于辐射骚扰超标的问题，可以采取增加吸收材料、优化设备外部的磁场和电场等方式进行维修。

　　通过了解常见的故障类型及其维修方法，我们可以更好地保障通信系统的稳定运行，避免不必要的损失和影响。因此，在日常维护和管理通信系统时，我们需要密切关注通信开关电源的运行状况，及时发现和解决问题。

（备注：文章来源于网络，信息仅供参考，不代表本网站观点，如有侵权请联系删除！）

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2024-08-26 13:51 阅读量：432
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　　开关电源电路中为何需要串联小电阻，起什么作用，在电源中会见到阻值特别小的电阻，通常是0.5-2.2欧姆，它们分别在不同的位置，起到不同的作用。　　在电源输入端会串联一颗2.2欧左右的电阻，这样可以限制电容充电电流，还可以起到保险的作用，就是用电阻代替保险管了，节省了一个元件，有短路时，电阻不能通过大电流，就会烧断，不会造成起火。还用用PCB上的铜箔做的很细，代替保险管的，当有大电流时，铜箔很细，不同通过大电流，铜箔就会烧断，保护后级不会扩大故障，这种在小功率的电源中特别常见。　　开关电源中还有一个电阻非常小，串联在MOS管的S极R89，这里串的电阻是检流电阻，就是检测变压器初级流过的电流，电源芯片没有检测电流的能力，只能检测电压，就要把流过变压器的初级绕组的电流通过串流的电阻产生电压，把这个电压信号输入到电源芯片中，控制开关电源的过流保护和短路保护。　　这里为什么要串联很小的电阻呢，因为串联的电阻大，功率就要大，浪费不必要的电能，影响效率，根据电源芯片的输入保护电压是一定的，电阻越大，电源的过流保护点容易保护，这个电阻是根据电源的功率来设计的，功率越大，电阻越小，所以常见的电阻比较小。　　在电磁炉路中也有一个2.2欧3W的电阻，也是起到保险的作用，都是厂家为了节省成本设计的。　　还有的就是0欧姆电阻，一开始也不知道为什么要加一个0欧姆电阻，直接短上不就可以了吗?实际也是一个保险电阻，当后级电路有短路，电阻就会烧断，还有就是在单面PCB电路板的直插0欧姆电阻，是用作跳线的作用，单面板只能单面走线，有的地方绕不开，就需要跳线，有的用跳线，有的直接用0欧姆电阻。　　还有就是0欧姆电阻在调试时使用，在每一个电路模块的电源串联一颗电阻，当调式时，断开其它的电阻，只连接这一颗电阻，就可以单独调试，尤其在批量的电路板时，某一点可以时断开，也可以是短路，据根据需要，是否焊接这个0欧姆电阻。　　经常在电路中遇到小阻值的电阻，每个电阻在每个位置的不同，它的叫法和功能也不同，常见的小电阻就是用于保险的电阻，保险电阻，检测电流大小的电阻，检流电阻。
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　　MOSFET 的工作损耗基本可分为如下几部分：　　1、导通损耗Pon　　导通损耗,指在 MOSFET 完全开启后负载电流(即漏源电流) IDS(on)(t) 在导通电阻 RDS(on) 上产生之压降造成的损耗。　　导通损耗计算：　　先通过计算得到 IDS(on)(t) 函数表达式并算出其有效值 IDS(on)rms ，再通过如下电阻损耗计算式计算：　　Pon=IDS(on)rms2 × RDS(on) × K × Don　　说明：　　计算 IDS(on)rms 时使用的时期仅是导通时间 Ton ，而不是整个工作周期 Ts ;RDS(on)会随 IDS(on)(t) 值和器件结点温度不同而有所不同，此时的原则是根据规格书查找尽量靠近预计工作条件下的 RDS(on) 值(即乘以规格书提供的一个温度系数 K )。　　2、截止损耗Poff　　截止损耗，指在 MOSFET 完全截止后在漏源电压 VDS(off) 应力下产生的漏电流 IDSS 造成的损耗。　　截止损耗计算：　　先通过计算得到 MOSFET 截止时所承受的漏源电压 VDS(off) ，在查找器件规格书提供之 IDSS ，再通过如下公式计算：　　Poff=VDS(off) × IDSS ×( 1-Don )　　说明：　　IDSS 会依 VDS(off) 变化而变化，而规格书提供的此值是在一近似 V(BR)DSS 条件下的参数。如计算得到的漏源电压 VDS(off) 很大以至接近 V(BR)DSS 则可直接引用此值，如很小，则可取零值，即忽略此项。　　3、开启过程损耗　　开启过程损耗，指在 MOSFET 开启过程中逐渐下降的漏源电压 VDS(off_on)(t) 与逐渐上升的负载电流(即漏源电流) IDS(off_on)(t) 交叉重叠部分造成的损耗。　　开启过程损耗计算：　　开启过程 VDS(off_on)(t) 与 IDS(off_on)(t) 交叉波形如上图所示。首先须计算或预计得到开启时刻前之 VDS(off_end) 、开启完成后的 IDS(on_beginning) 即图示之 Ip1 ，以及 VDS(off_on)(t) 与 IDS(off_on)(t) 重叠时间 Tx 。然后再通过如下公式计算：　　Poff_on= fs ×∫ Tx VDS(off_on)(t) × ID(off_on)(t) × dt　　实际计算中主要有两种假设 — 图 (A) 那种假设认为 VDS(off_on)(t) 的开始下降与 ID(off_on)(t) 的逐渐上升同时发生;图 (B) 那种假设认为 VDS(off_on)(t) 的下降是从 ID(off_on)(t) 上升到最大值后才开始。图 (C) 是 FLYBACK 架构路中一 MOSFET 实际测试到的波形，其更接近于 (A) 类假设。针对这两种假设延伸出两种计算公式：　　(A) 类假设 Poff_on=1/6 × VDS(off_end) × Ip1 × tr × fs　　(B) 类假设 Poff_on=1/2 × VDS(off_end) × Ip1 × (td(on)+tr) × fs　　(B) 类假设可作为最恶劣模式的计算值。　　说明：　　图 (C) 的实际测试到波形可以看到开启完成后的 IDS(on_beginning)>>Ip1 (电源使用中 Ip1 参数往往是激磁电流的 初始值)。叠加的电流波峰确切数值我们难以预计得到，其 跟电路架构和器件参数有关。例如 FLYBACK 中 实际电流应是 Itotal=Idp1+Ia+Ib (Ia 为次级端整流二极管的反向恢 复电流感应回初极的电流值 -- 即乘以匝比， Ib 为变压器 初级侧绕组层间寄生电容在 MOSFET 开关开通瞬间释放的 电流 ) 。这个难以预计的数值也是造成此部分计算误差的 主要原因之一。　　4、关断过程损耗　　关断过程损耗。指在 MOSFET 关断过程中 逐渐上升的漏源电压 VDS(on_off) (t) 与逐渐 下降的漏源电流 IDS(on_off)(t) 的交叉重 叠部分造成的损耗。　　关断过程损耗计算：　　如上图所示，此部分损耗计算原理及方法跟 Poff_on 类似。首先须计算或预计得到关断完成后之漏源电压 VDS(off_beginning) 、关断时刻前的负载电流 IDS(on_end) 即图示之 Ip2 以及 VDS(on_off) (t) 与 IDS(on_off)(t) 重叠时间 Tx 。　　然后再通过 如下公式计算：　　Poff_on= fs ×∫ Tx VDS(on_off) (t) × IDS(on_off)(t) × dt　　实际计算中，针对这两种假设延伸出两个计算公式：　　(A) 类假设 Poff_on=1/6 × VDS(off_beginning) × Ip2 × tf × fs　　(B) 类假设 Poff_on=1/2 × VDS(off_beginning) × Ip2 × (td(off)+tf) × fs　　(B) 类假设可作为最恶劣模式的计算值。　　说明：　　IDS(on_end) =Ip2 ，电源使用中这一参数往往是激磁电流 的末端值。因漏感等因素， MOSFET 在关断完成后之 VDS(off_beginning) 往往都有一个很大的电压尖峰 Vspike 叠加其 上，此值可大致按经验估算。　　5、驱动损耗Pgs　　驱动损耗，指栅极接受驱动电源进行驱动造成之损耗　　驱动损耗的计算：　　确定驱动电源电压 Vgs 后，可通过如下公式进行计算：　　Pgs= Vgs × Qg × fs　　说明：　　Qg 为总驱动电量，可通过器件规格书查找得到。　　6、Coss电容的泄放损耗Pds　　Coss电容的泄放损耗,指MOS输出电容 Coss 截止期间储蓄的电场能于导同期间在漏源极上的泄放损耗。　　Coss电容的泄放损耗计算：　　首先须计算或预计得到开启时刻前之 VDS ，再通过如下公式进行计算：　　Pds=1/2 × VDS(off_end)2 × Coss × fs　　说明：　　Coss 为 MOSFET 输出电容，一般可等于 Cds ，此值可通过器件规格书查找得到。　　7、体内寄生二极管正向导通损耗Pd_f　　体内寄生二极管正向导通损耗,指MOS体内寄生二极管在承载正向电流时因正向压降造成的损耗。　　体内寄生二极管正向导通损耗计算：　　在一些利用体内寄生二极管进行载流的应用中(例如同步整流)，需要对此部分之损耗进行计算。公式如下：　　Pd_f = IF × VDF × tx × fs　　其中：IF 为二极管承载的电流量， VDF 为二极管正向导通压降， tx 为一周期内二极管承载电流的时间。　　说明：　　会因器件结温及承载的电流大小不同而不同。可根据实际应用环境在其规格书上查找到尽量接近之数值。　　8、体内寄生二极管反向恢复损耗Pd_recover　　体内寄生二极管反向恢复损耗，指MOS体内寄生二极管在承载正向电流后因反向压致使的反向恢复造成的损耗。　　体内寄生二极管反向恢复损耗计算：　　这一损耗原理及计算方法与普通二极管的反向恢复损耗一样。公式如下：　　Pd_recover=VDR × Qrr × fs　　其中：VDR 为二极管反向压降， Qrr 为二极管反向恢复电量，由器件提供之规格书中查找而得。　　MOS设计选型的几个基本原则　　建议初选之基本步骤：　　1、电压应力　　在电源电路应用中，往往首先考虑漏源电压 VDS 的选择。在此上的基本原则为 MOSFET 实际工作环境中的最大峰值漏源极间的电压不大于器件规格书中标称漏源击穿电压的 90% 。即：　　VDS_peak ≤ 90% * V(BR)DSS　　注：一般地， V(BR)DSS 具有正温度系数。故应取设备最低工作温度条件下之 V(BR)DSS值作为参考。　　2、漏极电流　　其次考虑漏极电流的选择。基本原则为 MOSFET 实际工作环境中的最大周期漏极电流不大于规格书中标称最大漏源电流的 90% ;漏极脉冲电流峰值不大于规格书中标称漏极脉冲电流峰值的 90% 即：　　ID_max ≤ 90% * ID　　ID_pulse ≤ 90% * IDP　　注：一般地， ID_max 及 ID_pulse 具有负温度系数，故应取器件在最大结温条件下之 ID_max 及 ID_pulse 值作为参考。器件此参数的选择是极为不确定的—主要是受工作环境，散热技术，器件其它参数(如导通电阻，热阻等)等相互制约影响所致。最终的判定依据是结点温度(即如下第六条之“耗散功率约束”)。根据经验，在实际应用中规格书目中之 ID 会比实际最大工作电流大数倍，这是因为散耗功率及温升之限制约束。在初选计算时期还须根据下面第六条的散耗功率约束不断调整此参数。建议初选于 3~5 倍左右 ID = (3~5)*ID_max。　　3、驱动要求　　MOSFEF 的驱动要求由其栅极总充电电量( Qg )参数决定。在满足其它参数要求的情况下，尽量选择 Qg 小者以便驱动电路的设计。驱动电压选择在保证远离最大栅源电压( VGSS )前提下使 Ron 尽量小的电压值(一般使用器件规格书中的建议值)　　4、损耗及散热　　小的 Ron 值有利于减小导通期间损耗，小的 Rth 值可减小温度差(同样耗散功率条件下)，故有利于散热。　　5、损耗功率初算　　MOSFET 损耗计算主要包含如下 8 个部分：　　PD = Pon + Poff + Poff_on + Pon_off + Pds + Pgs+Pd_f+Pd_recover　　详细计算公式应根据具体电路及工作条件而定。例如在同步整流的应用场合，还要考虑体内二极管正向导通期间的损耗和转向截止时的反向恢复损耗。损耗计算可参考下文的“MOS管损耗的8个组成部分”部分。　　6、耗散功率约束　　器件稳态损耗功率 PD,max 应以器件最大工作结温度限制作为考量依据。如能够预先知道器件工作环境温度，则可以按如下方法估算出最大的耗散功率：　　PD,max ≤ ( Tj,max - Tamb ) / Rθj-a　　其中 Rθj-a 是器件结点到其工作环境之间的总热阻 , 包括 Rθjuntion-case,Rθcase-sink,Rθsink-ambiance 等。如其间还有绝缘材料还须将其热阻考虑进去。
2023-08-14 15:25 阅读量：2407
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