開關電源如何防止“炸機”（初次上電）-炸機原因及安全工作區(qū)分析

開關電源初次上電如何防止炸機呢，我想要了解這種問題，就得找到開關電源炸機的原因，原因如下：1.輸入電壓過大導致大電容或MOS炸掉。 2.一次側(cè)短路。 所謂的超載或輸出短路，可能性并不大，因為再爛的電源通常都有過流保護和輸出短路保護的。

開關電源如何防止炸機解析

開關電源如何防止炸機，炸機很痛苦，尤其這樣一個全新樣機本就沒有調(diào)試好參數(shù)的電源，本來電源就有可能存在不正常，炸了豈不是更難修理？

為此很多工程師由于設備配置有限，用各種辦法經(jīng)驗來避免炸機，比如輸入電壓慢慢調(diào)高邊調(diào)邊看電流的狀態(tài)，看功率計上的功率變化，一旦形勢不對馬上斷電，這樣確實可以避免一些異常情況，但有時手速不夠快就炸了。

下面給大家分享一個親測有效，且成本很低的方法來防止樣機首次上電炸機的問題，手頭有 ac source 等設備的工程師請忽略！

方法很簡單，就是在開關電源輸入線上串聯(lián)一個白熾燈來做保護，如下圖：

注意串聯(lián)白熾燈初次上電不用帶輸出負載，直接空載上電。

如果白熾燈沒有亮燈，或者就剛上電的那一下亮了然后又熄滅（第一下亮是輸入浪涌電流引起的），說明開關電源沒有大電流輸入，此時可測試電源的輸出是否為正常電壓。

如果輸出正常則可以去除白熾燈進行正常的調(diào)試了。

如果輸出電壓不正常，可繼續(xù)接在白熾燈上直到找到原因解決后再去除白熾燈進行正常調(diào)試。

如果通電后白熾燈一直亮，或者白熾燈在間斷的亮-不亮-亮的循環(huán)狀態(tài)，說明開關電源內(nèi)部有大電流，此時可關電仔細檢查開關電源，重復此法直到開關電源空載正常后方可去除白熾燈進行正常調(diào)試。

為何可以防止大部分的炸機？下面進行簡單的分析一下。

大致原理如下：

先把上圖畫一個簡單的等效電路，如下：

原理很簡單

若開關電源沒進入危險狀態(tài)(開關電源輸出正常 或者 開關電源輸出電壓在上下跳動但沒有導致輸入大電流)，則此時流進開關電源的輸入電流很微弱，可等效看作Zo很大。

假設此時電源的功耗為2.2W，Zo上的平均電流大約為0.01A，Zo上的阻抗大約為220/0.01，大約是22K。

一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態(tài)電阻大約在幾十歐姆到幾百歐姆，在此我假設為Z1=100Ω，根據(jù)阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降非常小所以白熾燈不亮燈。

若開關電源沒沒有進入危險狀態(tài)（開關電源輸入有大電流），電流很大，可等效看作Zo很小。

假設此時電源流入的電流平均為5A，相當于Zo上的平均電流為5A，Zo上的阻抗大約為220/5，大約是44Ω。

一個十幾瓦或幾十瓦的白熾燈的冷態(tài)阻抗大約在幾十歐姆到幾百歐姆，在此我假設為Z1=100Ω，根據(jù)阻抗的分壓比可知，白熾燈上的壓降是比較大的。

另外白熾燈還有一個特性就是熱態(tài)阻抗比冷態(tài)阻抗要大很多，實驗得出大概十多倍的樣子，在此我假設熱態(tài)阻抗是冷態(tài)阻抗的10倍。由于上電白熾燈上有較大的壓降和較大的電流會以非常快的速度發(fā)熱，設發(fā)熱后阻抗由Z1=100Ω變成Z1=1K，在很短的時間內(nèi)會使Zo上的電壓變得非常小從而避免了開關電源炸機。

（白熾燈冷態(tài)電阻與熱態(tài)電阻實驗測試記錄表）

開關電源如何防止炸機-開關電源MOS管安全工作區(qū)

（一）什么是安全工作區(qū)？

安全工作區(qū)：SOA（Safe operating area）是由一系列（電壓，電流）坐標點形成的一個二維區(qū)域，開關器件正常工作時的電壓和電流都不會超過該區(qū)域。簡單的講，只要器件工作在SOA區(qū)域內(nèi)就是安全的，超過這個區(qū)域就存在危險。

（二）SOA具體如何應用和測試呢？

開關器件的各項參數(shù)在數(shù)據(jù)手冊中都會明確標注，這里我們先來解讀兩個參數(shù)：

VDS（Drain-source voltage）：漏源電壓標稱值，反應的是漏源極能承受的最大的電壓值；

IDM（Drain current(pulsed)）：漏源最大單脈沖電流（非重復脈沖），反應的是漏源極可承受的單次脈沖電流強。

開關器件參數(shù)表

器件手冊一般都會提供SOA（Safe operating area）數(shù)據(jù)圖表，主要和晶圓的散熱、瞬間電壓和電流的承受能力有關，通過IDM和VDS及器件晶圓溝道損耗的限制形成一個工作區(qū)域，稱為安全工作區(qū)，如下圖所示。安全工作區(qū)可以避免管子因結溫過高而損壞。

器件手冊SOA曲線圖

示波器的測試應用非常簡單，使用電壓、電流探頭正常測試開關管的VDS和IDM，并打開SOA分析功能，對照數(shù)據(jù)手冊的SOA數(shù)據(jù)設置好示波器的SOA參數(shù)即可。一但波形觸碰到安全區(qū)以外的區(qū)域，就說明器件超額工作，存在危險。

（三）示波器的SOA分析功能有哪些作用？

支持連續(xù)測試，并統(tǒng)計通過及失敗的總數(shù)次，該模式可用于連續(xù)烤機測試；支持觸碰（波形超出安全區(qū)域）停止、自動截圖、聲音提示操作；安全工作區(qū)可通過電壓、電流、功率限制設定，也可自定義設定。

示波器SOA測試波形

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