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SYSKON P3000 / P4500系列开关电源失效原因浅析

发布时间:02-18 22:57 浏览量:720

最近在维修GMC-I SYSKON P3000 / P4500系列直流电源过程中,发现有一些电源失效原因有些是“通病”--和大的滤波电容并联的瓷片电容烧毁,同时前端和NTC并联的继电器也失效了,这些只是失效的表象,我们需要找到失效的根源,然后尽量采取一些措施去避免人为因素导致的失效。为了达成这个目的,我们首先要从开关电源的一些基础问题谈起。

开关直流电源保护电路,是电源设计、维修等工作不容忽视的重要一环,保护电路设计深入细致,维修不留“死角”,能确保开关电源长时间、重负载地稳定工作,将设计性能可靠发挥到极致。

开关直流电源电路的保护,离不开一些基础电子元件,如下图所示部分种类的保护原件(从网上下载,其中没有NTC,敬请谅解)。

SYS P系列

在此,我想以SYSKON P3000 / P4500系列直流电源失效为切入点,浅析:1)NTC元件在开关电源保护电路中的应用机理;2)如何有效避免一些不当操作引起的“意料之中的失效”问题;3)相关电路的失效机理分析。

NTC热敏电阻( Negative Temperature Coefficient Thermistor )是一种由锰(Mn)、镍(Ni)、铜(Cu)等成分构成的氧化物烧结体。NTC热敏电阻是一种随着温度的变化其电阻阻值呈相反趋势变化,且变化率极大的半导体电阻器。通常热敏电阻可用在温度检测、温度补偿、防浪涌等场合。

NTC热敏电阻的阻值(RT)与热力学温度(T)的典型关系曲线如下图所示,可见随着温度的升高,RT迅速减小。电阻 

上述关系可采用下式的指数关系表示。

SYS P系列-2 

其中,式中RT0为热敏电阻在温度T0(热力学温度)下的阻值,B为热敏指数,与热敏电阻的半导体材料和加工工艺有关。

SYSKON  P3000 / P4500系列直流电源,都是用NTC33(33Ω)和继电器(15V/16A)并联- NTC在电源中的作用是抑制开机时的浪涌电流,开机一瞬间NTC温度低,阻值大,抑制浪涌电流,之后NTC温度上升,阻值下降,一直降到很低,消耗的功率很小,为了达到NTC功率“零”消耗,需要在NTC上并联一个继电器,开机之后继电器吸合,将NTC短路,就达成了这个目标;同时让NTC有时间冷却下来,下次启动马上就能发挥作用,这样就两全其美了。

但如果短时间反复关开机,NTC来不及冷却,则阻值一直很低,不能抑制电流,起不到保护的作用,所以建议这类电源关机后,过一会儿再次开机,让NTC电阻在这期间进行有效的功能恢复,对设备的保护有积极的意义,可以避免一些“意料之中的失效”问题的发生。

继电器失效(或者是NT33本身失效)会出现什么结果呢?

我遇到的多是继电器触点烧坏,一直常闭,则NTC33就彻底失去了抑制开机浪涌电流的能力,开机浪涌电流将直接冲击电解电容和瓷片电容并联电路,这种冲击将是“致命”的,因为浪涌电流成分比较复杂,以高压脉冲为主,而这些成分作用对象是电容,让电容失效。

有趣的是:但在某些开关电源中,例如变频空调,是用PTC和继电器并联,PTC也就是正温度系数的热敏电阻,就是温度越高,阻值越大。这又是为什么呢?

因为空调尤其是变频空调,开机时要给大电容充电,另外压缩机的启动电流也很大,对电源冲击很大,容易烧坏电路,所以用PTC,开机之后随着PTC温度上升,电阻增大,控制电流上升得不要太快,让室外机电路“慢慢”醒过来,正常工作之后,继电器吸合,将PTC短路,不让PTC两端有很高的压降,因为此时PTC阻值高。当然被短路之后也就不消耗功率。如果开机过程中出现异常,主继电器没有吸合,PTC则随着温度上升阻值变得很大,起了阻断电流的作用,类似保险丝熔断(当然没有完全熔断)。

所以,空调之所以用PTC而不用NTC,主要还是在于空调开机浪涌电流更大、时间更长,因此对开机浪涌电流的控制要求比普通开关电源更高,用PTC才能“持续”控制电流的增加,给后端主控电路一个“缓慢”启动的时间,同时在启动出现异常时起到保护的作用。

我们提供各种电源的失效分析和维修服务,欢迎来电咨询。

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