小竅門：AC-DC電源模塊故障排查

開關電源以高集成度、高可靠性、簡化設計等多重優勢，受到許多產品設計者的青睞，但其容易上手，操作簡單的優點使許多產品設計者在使用中出現一些問題，因此本文就從這些角度出發，通過分析開關電源常見的使用問題以及如何排除故障進行詳細的闡述，希望對我們的日常產品設計有所幫助。

1.接通輸入電壓后，模塊無輸出或者直接損壞?

由于客戶使用的電源外圍器件不合適、元件有損傷、使用電磁環境惡劣或者誤操作等，都有可能導致模塊在通電后沒有輸出電壓或者直接損壞。

圖1 電源模塊通常外接的外圍電路

(1)輸出引腳焊接錯誤或者客戶PCB殘留錫渣導致輸出短路，使模塊處于短路保護狀態。建議按照模塊絲印圖正確焊接引腳或清洗PCB，排除短路狀態后，重新上電即可恢復正常。

(2)輸入外接的保險絲FUSE損壞，排查模塊輸入前置電路是否存在短路情況，其次檢查保險絲規格是否太小。建議按照規格書推薦規格選用保險絲。

(3)客戶使用電壓環境不穩定，存在輸入電壓過大的可能，使模塊啟動瞬間損壞。建議按照規格書要求的范圍給模塊供電。

(4)模塊啟動瞬間，存在較大的浪涌電流，使模塊直接啟動瞬間損壞。建議按照規格書上推薦的防護電路在模塊前端加浪涌抑制電路。

2.為什么模塊起機輸出電壓不穩定或者偏低?

(1)電源模塊輸出端通常推薦增加一定的濾波電容，但在使用過程中，由于認識不足等原因，使用了過大的輸出濾波電容。

圖2 容性負載過大

如圖2中的電路(a)所示，一個3W的模塊，輸出使用了2000uF的電容，而通過查閱產品手冊了解到，建議模塊最大輸出電容為800uF。輸出電容過大可能導致啟動不良或者輸出電壓偏低。建議模塊外接的輸出電容容值不大于產品手冊規定的最大容性負載。

圖3 容性負載典型值以及最大值

(2)客戶在使用模塊時，未準確估算出所需的電源模塊功率，使模塊處于超載啟動或超載工作狀態。

圖4 ZY0JGBxxP-10W系列電源模塊

如圖4中ZY0JGBxxP-10W系列電源模塊所示，模塊的額定功率為10W即模塊使用的功率范圍不能超過10W，否則可能會導致模塊啟動不良，或者輸出電壓偏低。建議改用更大功率的電源模塊或者減輕使用負載。

3.模塊紋波噪聲超過產品手冊標注的最大值?

開關電源輸出不是純正的直流電壓，里面有些交流成分即紋波和噪聲。噪聲的產品原因有兩種，一種是開關電源自身產生的，另一種是外接電磁場的干擾(EMI)，它能通過輻射或者電源線輸入開關電源。由于開關電源品種繁多，每個電源制造商都有自己的測量標準。所以示波器帶寬選擇不一致，或者測試方法不一樣都有可能導致測得的結果不同。建議示波器帶寬選擇20MHz，然后按照圖5要求的方法進行測量。

圖5 噪聲測試標準

4.模塊在惡劣環境溫度下不能正常工作或者易損壞?

電源是一種電能轉換設備，在轉換過程中本身需要消耗一些電能，而這些電能則被轉化為熱量釋出，而電子元件工作的穩定性與老化速度是和環境溫度息息相關的。因此使用不當會導致模塊不能正常工作或者工作一段時間后損壞。

圖6 降額曲線

(1)a.溫升過高，模塊輸出電壓間歇性震蕩，發生過溫度保護現象。

b.輸出紋波增大或者電源出現鼓包現象。

C.模塊損壞。

建議環境溫度過高時，需嚴格按照產品手冊中的降額曲線操作，或者選用更大功率的電源模塊。

(2)低溫下不能正常啟動或者啟動有尖峰。

建議環境溫度較低時，需嚴格按照產品手冊中的降額曲線操作。

5.具有CE標示的產品，是否裝機于其他系統內，一定能符合EMC要求?

不一定，一般電源供應器安置在系統的位置、線組的安排與系統接地設計等均會造成某種程度的影響。相同的電源供應器，在不同的使用環境或應用往往會有不同的結果。如果模塊不滿足EMC要求或者模塊與客戶的系統相互干擾，建議適當調整模塊與敏感器件的距離并采取屏蔽措施，并按照數據手冊外接推薦的EMC防護電路。

圖7 致遠電源模塊

6.怎么延長AC-DC開關電源的使用壽命?

一般認為電解電容隨著環境溫度升高10℃，而壽命縮小一半，而電解電容又是AC-DC開關電源不可缺少的元件，所以可以說電解電容的壽命很大程度決定開關電源的使用壽命。建議選用多30%輸出額定功率的模塊。例如若系統需要一個15W的電源，則建議挑選不小于20W(例如ZY0JGBxxD-20W)輸出額定功率的模塊，以此類推可有效延長電源的使用壽命。