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MOKUAIDIANYUANKANGLANGYONGGANRAOZHENGGAILIZI

模块电源抗浪涌干扰整改例子

2020-11-03

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产品是一个使用220V交流供电的电子产品,主要由模块电源和数字处理模块组成。本次试验主要针对抗干扰问题,介绍模块电源的组成及原理。这个电源由输入单元、有源功率因数校正单元、开关功率转换及输出单元组成。其中有源PFC即主动式PFC使用主动组件、控制线路及功率型开关式组件,基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似,功率因素校正值可达近乎100%另外主动式PFC可使电源供应器输入电压范围从90V直流)扩增到264 V(直流)。功率转换单元包括电子开关、脉宽调制控制及反馈等功能,输出单元包括二次整流和平滑滤波等功能。

 

电子设备采用220V交流供电,经过内部模块电源(包括开关电源及控制电路)变为53V直流供后面的数字电路使用。按照规定的测试方法,对这款设备的AC输入端口注入2kV的混合波时,发现设备重启。首先判断是电源部分导致的重启还是因为数字处理电路部分受到干扰导致的重启。反复进行试验,监测电源输出和重要的系统启动等信号状态,发现在浪涌冲击时电源输出的直流电压中断。从示波器抓到的电源输出波形图可以看出,模块电源的输出中断大概100ms并自动重启恢复输出53.5V。期间模块电源前面板绿色指示灯闪烁,为确认不是后面数字电路的影响,把模块电源单独拿出来连接电阻负载重新进行试验,复现了这种情况。

 

首先怀疑在浪涌注入时整流器次级MCU重启。但是在增强次级辅助电源滤波器和重启管脚的滤波器后没有什么作用。检查这个MCU的信号管脚,并没有错误发生。所以这个整流器停止工作原因在初级。在做过多次测试后,确定AC侧过压检测电路动作。这个过压动作原因是浪涌的尖刺进入到电压保持电路中。当浪涌注入时,这个输入过压电路立刻动作。正常的过压保护点在300V这个峰值检波器总是很敏感,采用RC滤波器就可以滤除浪涌尖刺,避免下一个比较电路动作。

 

修改了过电压检测电路后重新进行浪涌冲击试验,电源输出仍然会中断。在优化峰值检波器电路后,这个输入过压保护电路在浪涌注入时就不会动作了。但是PFC会控制IC停止工作导致整流器没有输出。当浪涌进入到AC端口时,一个大的浪涌电流中一小部分会通过PFC的电流采样电阻。通过这个采样电阻,一个较大的负峰尖刺就产生了,并干扰PFC的控制IC进入保护模式一定时间。期间模块电源仍然是工作的在浪涌发生后,PFC控制IC停止工作但电源模块仍然保持输出。链路电压跌落也导致了模块电源输出跌落并中断。我们在控制IC的检测管脚增加了钳位二极管,修改后再次进行浪涌注入试验,就没有保护产生了。

 

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