ترانسفورماتورهای SMPS: چرا منبع فرکانس بالا شما خراب می شود (و چگونه آن را تعمیر می کنیم)

من این الگو را بارها دیده‌ام: یک SMPS با سرعت سوئیچینگ پایین کار می‌کند، سپس با بالا رفتن فرکانس شروع به بدرفتاری می‌کند. علائم ممکن است متفاوت به نظر برسند. گاهی اوقات ریپل خروجی رشد می کند. گاهی اوقات ماسفت داغ می شود. گاهی اوقات عرضه از یک بررسی اولیه عبور می کند، سپس در داخل یک محصول واقعی شکست می خورد. من معمولاً مشکل را به همان ایده ردیابی می کنم. فرکانس بالا هر نقطه ضعف مدار را آشکار می کند. من دوست دارم یک SMPS را به عنوان یک سیستم با تلفات بسیار کوچک در نظر بگیرم که با سرعت پایین بی صدا می مانند. در فرکانس بالا، آن تلفات کوچک دیگر کوچک نیستند. اندوکتانس انگلی، خازن سرگردان، درایو گیت ضعیف، بازیابی آهسته در یکسو کننده‌ها، چیدمان ضعیف PCB، و تاخیر حلقه کنترل همگی می‌توانند روی هم جمع شوند. منبع ممکن است همچنان تغییر کند، اما دیگر به طور تمیز سوئیچ نمی شود. یکی از اولین مشکلاتی که بررسی می کنم طرح بندی است. در فرکانس بالا، آثار مسی مانند سیم های ساده رفتار نمی کنند. یک حلقه طولانی بین کلید، دیود، سلف و خازن می تواند باعث افزایش زنگ و افزایش ولتاژ شود. من طرح‌هایی را دیده‌ام که طرح‌واره‌ها خوب به نظر می‌رسند، اما تخته شکست خورد زیرا حلقه داغ خیلی بزرگ بود. مسیر فعلی باید کوتاه و تنگ باشد، اما طرح آن را در سراسر تخته پخش می کند. اگر میخ های تیز را روی گره تخلیه یا سوئیچ ببینم، ابتدا به ناحیه حلقه نگاه می کنم. اگر حلقه بزرگ باشد، سنبله اغلب منطقی است. یک تغییر کوچک در محل ردیابی می تواند فشار وارده بر ماسفت و دیود را کاهش دهد. من همچنین دریافته ام که مسیرهای بازگشت به همان اندازه مهم هستند که مسیرهای رو به جلو. یک مسیر برگشت ضعیف می تواند یک طراحی خوب را خراب کند. درایو گیت یکی دیگر از نقاط ضعف است. ماسفتی که در یک فرکانس کار می کند ممکن است در فرکانس بالاتر از کار بیفتد زیرا گیت به اندازه کافی سخت یا با سرعت کافی هدایت نمی شود. لبه های دروازه آهسته MOSFET را برای مدت طولانی در ناحیه خطی نگه می دارد. که تلفات سوئیچینگ و گرما را افزایش می دهد. اگر درایور ضعیف باشد، ممکن است دستگاه هرگز قبل از شروع چرخه بعدی به طور کامل روشن یا خاموش نشود. من اغلب با یک دامنه به شکل موج دروازه نگاه می کنم. یک موج مربعی تمیز نشانه خوبی است، اما من بیشتر به لبه های صعود و سقوط اهمیت می دهم. اگر سرعت آنها کند باشد، ممکن است درایور ضعیف باشد، مقاومت گیت ممکن است خیلی بزرگ باشد یا شارژ گیت برای فرکانس انتخابی خیلی زیاد باشد. من برخی از خرابی ها را به سادگی با تطبیق بهتر ماسفت با مرحله درایور برطرف کرده ام. بازیابی دیود نیز می تواند مشکل ایجاد کند. در بسیاری از طرح‌های SMPS، به‌ویژه طرح‌های قدیمی‌تر یا توپولوژی‌های ساده‌تر، دیود یکسوکننده باید خیلی سریع خاموش شود. در فرکانس بالا، یک دیود بازیابی آهسته می تواند جریان را برای مدت کوتاهی مجبور به جریان در جهت اشتباه کند. که باعث تلفات، گرما و سر و صدا می شود. من لوازمی را دیده‌ام که روی کاغذ ثابت به نظر می‌رسیدند، اما به دلیل اینکه دیود خروجی نمی‌توانست کار کند، داغ می‌شدند. اگر طراحی به جای یکسوسازی همزمان از دیود استفاده می کند، من رفتار بازیابی را با دقت بررسی می کنم. یک دیود سریع یا یک قطعه شاتکی ممکن است کمک کننده باشد، اما هر انتخابی در رتبه بندی ولتاژ، نشتی و بار حرارتی معاوضه هایی به همراه دارد. من بخش را به تنهایی از کاتالوگ انتخاب نمی کنم. من به نقطه عملیاتی کامل نگاه می کنم. قطعات مغناطیسی می توانند به روشی آرام تر از کار بیفتند. در فرکانس بالاتر، ترانسفورماتور یا هسته سلف ممکن است کارایی خود را از دست بدهد. از دست دادن هسته افزایش می یابد. اثر پوستی و اثر مجاورت باعث افزایش ریزش مس می شود. سیم پیچی که در سرعت کمتر قابل قبول به نظر می رسد ممکن است در هنگام بالا رفتن نرخ سوئیچینگ بیش از حد انتظار گرم شود. من سلف‌هایی را که در آزمایشگاه بی‌ضرر به نظر می‌رسیدند، لمس کرده‌ام، سپس آن‌ها را در یک محفظه دربسته به‌طور ناراحت‌کننده‌ای داغ کردم. این یکی از دلایلی است که من به ساختار سیم پیچ، مواد هسته و ریپل جریان توجه می کنم. هسته ای که در یک محدوده فرکانس به خوبی کار می کند ممکن است در دیگری یکسان رفتار نکند. اگر قسمت مغناطیسی نزدیک به اشباع باشد یا در فرکانس هدف تلفات زیادی داشته باشد، کل عرضه کمتر پایدار می شود. گرما در یک جزء باقی نمی ماند. گسترش می یابد. حلقه کنترل نیز می تواند کنترل خود را از دست بدهد. یک حلقه بازخورد برای پایدار ماندن نیاز به حاشیه فاز کافی دارد. در فرکانس بالا، مرحله قدرت سریعتر جابجا می شود و کنترل کننده ممکن است آنطور که طراح انتظار داشت واکنش نشان ندهد. من لوازمی را دیده ام که فقط در زیر پله های بار نوسان می کردند، نه تحت بار ثابت. که تشخیص شکست را سخت تر کرد. وقتی این اتفاق می‌افتد، جبران، رفتار تقویت‌کننده خطا و تأخیر نمونه‌برداری را بررسی می‌کنم. من همچنین خروجی را تحت بار گذرا تماشا می کنم. یک طرح می‌تواند با بار مقاومت خوب به نظر برسد، سپس زمانی که موتور، پردازنده یا درایور LED به سرعت تقاضا را تغییر می‌دهد، شکسته شود. مشکل همیشه تراشه PWM نیست. گاهی اوقات این حلقه برای یک سیستم ملایم تر از سیستمی که در واقع ارائه می شود تنظیم می شد. خازن های ورودی و خروجی بیش از آنچه بسیاری از مردم انتظار دارند اهمیت دارند. خازن ها در فرکانس بالا مانند قطعات ایده آل رفتار نمی کنند. ESR، ESL، و قرار دادن همگی نتیجه را شکل می دهند. یک خازن حجیم ممکن است انرژی را به خوبی در فرکانس پایین نگه دارد، اما از لبه های سوئیچینگ پشتیبانی نکند. یک خازن سرامیکی کوچک که خیلی دور قرار می گیرد ممکن است کمتر از حد انتظار کمک کند. من شاهد افت ریپل خروجی پس از نزدیک‌تر کردن خازن به بار بوده‌ام، نه پس از تغییر خود قطعه. به همین دلیل است که من بررسی می کنم که جریان در واقع کجا جریان دارد. یک خازن خوب در مکان نامناسب همچنان می تواند شکل موج بدی به جا بگذارد. من سعی می کنم حلقه جریان فرکانس بالا را کوتاه نگه دارم و در صورت نیاز از ترکیبی از مقادیر خازن استفاده کنم. این ترکیب اهمیت دارد زیرا یک قسمت به ندرت هر محدوده فرکانسی را حل می کند. اندازه گیری نیز می تواند گمراه کننده باشد. در فرکانس بالا، کاوشگر می تواند دروغ بگوید اگر من از آن بد استفاده کنم. یک سیم زمین بلند می تواند زنگی را نشان دهد که متعلق به حلقه پروب است نه مدار. من ساعت‌ها مردم را تماشا کرده‌ام که یک «مشکل» را تعقیب می‌کنند، اما متوجه شده‌ام که تنظیمات محدوده بخشی از نویز را ایجاد کرده است. این بدان معنا نیست که صدا تقلبی بوده است. این بدان معنی است که اندازه گیری نیاز به مراقبت دارد. من معمولاً هنگام بازرسی لبه های سریع از فنر زمینی کوتاه یا روش کواکسی استفاده می کنم. این به من دید تمیزتری از گره سوئیچ، گیت و ریپل خروجی می دهد. اگر نتوانم به تنظیم پروب اعتماد کنم، نمی توانم به تشخیص اعتماد کنم. وقتی من یک خرابی SMPS با فرکانس بالا را عیب یابی می کنم، یک مسیر ساده را دنبال می کنم. من گره سوئیچ را برای زنگ زدن و overshoot بررسی می کنم. من شکل موج گیت را برای لبه های کند یا قدرت ضعیف درایو بررسی می کنم. من مرحله یکسو کننده یا سنکرون را از نظر تلفات و گرما بررسی می کنم. من سلف یا ترانسفورماتور را برای تنش هسته و سیم پیچ چک می کنم. من حلقه بازخورد را تحت تغییرات بار بررسی می کنم. محل قرارگیری خازن و مسیر جریان را بررسی می کنم. این دستور مرا از حدس زدن نجات می دهد. یک مثال خوب از طراحی آداپتور جمع و جور است که من بررسی کردم. منبع تغذیه با نرخ سوئیچینگ پایین‌تری کار می‌کرد، اما در فرکانس هدف بالاتر شروع به کار کرد و تنظیم را از دست داد. شماتیک نقص آشکاری را نشان نداد. مشکل از یک حلقه جریان گسترده، یک درایور گیت که به اندازه کافی قوی نبود و یک دیود که خیلی کند بهبود می‌یابد، به وجود آمد. هیچ یک از آن مسائل به خودی خود کشنده به نظر نمی رسید. آنها با هم باعث شکست شدند. پس از سفت شدن طرح، درایو دروازه بهبود یافت، و یکسو کننده تغییر کرد، عرضه بسیار بهتر عمل کرد. درس با من ماند. فرکانس بالا قوانین جدیدی ایجاد نمی کند. این به سادگی مواردی را نشان می دهد که طراحی قبلاً به شدت از آنها پیروی می کرد. دیدگاه من ساده است. اگر یک SMPS در فرکانس بالا از کار بیفتد، من با آن به عنوان یک رمز و راز رفتار نمی کنم. من با آن به عنوان یک سیگنال رفتار می کنم. مدار به من می‌گوید که کجا انرژی هدر می‌رود، کجا زمان‌بندی می‌لغزد، یا جایی که چیدمان با طراحی می‌جنگد. هنگامی که من آن سیگنال را دنبال می کنم، رفع مشکل معمولاً مشخص می شود.

وقتی مشکلات ترانسفورماتور SMPS را می بینم، از اصول اولیه شروع می کنم. منبع تغذیه سوئیچینگ می تواند از بیرون خوب به نظر برسد و همچنان در داخل خراب شود. ممکن است خروجی کاهش یابد، ممکن است دستگاه خاموش شود و دوباره راه اندازی شود، یا ممکن است صدای تیک تیک خفیفی از کیس بشنوم. ترانسفورماتور اغلب بلافاصله سرزنش می شود، اما خطای واقعی ممکن است در مرحله درایو، حلقه بازخورد، یا ترک خوردگی اتصال لحیم کاری باشد. من دوست دارم علائم را یکی یکی بررسی کنم. اگر منبع تغذیه خروجی نداشته باشد، ورودی، DC تصحیح شده و ولتاژ راه اندازی را اندازه گیری می کنم. اگر دستگاه سعی کند شروع به کار کند، سپس متوقف شود، من به صدای پالس گوش می دهم. این صدا به من می گوید که مدار سعی می کند اجرا شود، اما چیزی آن را پایین می کشد. اگر ترانسفورماتور بیش از حد داغ شود، من به دنبال اضافه بار، قطعات یکسو کننده اتصال کوتاه، IC کنترل نامناسب یا مقاومت سیم پیچ اشتباه می گردم. یک ترانسفورماتور معمولاً به خودی خود داغ نمی شود. به کاری که بقیه مدار انجام می دهند واکنش نشان می دهد. اگر بوی سوختگی را حس کردم، تخته را با نور روشن بررسی می کنم. من پین های زیر ترانسفورماتور، ترانزیستور قدرت، سمت دیود و اطراف قسمت های بازخورد را بررسی می کنم. یک نقطه تیره در نزدیکی پین ها اغلب به جریان ضعیف لحیم کاری یا استرس گرمایی اشاره دارد. یک کار تعمیر در ذهن من برجسته است. یک منبع دسکتاپ کوچک برای یک ثانیه شروع می شود، سپس خاموش می شود. مشتری فکر کرد ترانسفورماتور از کار افتاده است. من سمت اولیه را آزمایش کردم و یک اتصال لحیم ترک خورده در یک پایه ترانسفورماتور پیدا کردم. تخته به اندازه ای خم شد که تماس قطع شود. بعد از اینکه پین ​​را دوباره لحیم کردم و قطعات اطراف را بررسی کردم، عرضه به حالت عادی برگشت. آن کار به من یادآوری کرد که ترانسفورماتور بد همیشه اولین پاسخ نیست. در اینجا نحوه رسیدگی به مشکلات ترانسفورماتور SMPS است. من دستگاه را با خیال راحت تغذیه می کنم و ریل های خروجی را با یک متر چک می کنم. من پین های ترانسفورماتور را از نظر اتصالات شل، علائم حرارتی و لنت های ترک بررسی می کنم. من ترانزیستور سوئیچینگ یا ماسفت را برای اتصال کوتاه تست می کنم. من دیودهای یکسو کننده را در سمت ثانویه بررسی می کنم. من قطعات بازخورد، از جمله اپتوکوپلر و دستگاه مرجع را اندازه گیری می کنم. من به مقاومت راه اندازی و خازن اصلی نگاه می کنم، زیرا قطعات ضعیف در آنجا می توانند کل عرضه را متوقف کنند. من مقاومت سیم پیچ را با یک واحد خوب شناخته شده مقایسه می کنم اگر یکی داشته باشم. اگر خود ترانسفورماتور آسیب دیده باشد، علائم معمولا واضح هستند. ممکن است سیم پیچ باز، سیم پیچ کوتاه یا آسیب سوختگی قابل مشاهده پیدا کنم. در این صورت، جایگزینی راه حل عملی است. من بخش جدید را با طرح پین، نسبت چرخش، اندازه هسته و سطح توان مورد نیاز منبع مطابقت می دهم. مسابقه نزدیک مهم است. یک مسابقه اشتباه می تواند همان شکست را برگرداند. به چیدمان اطراف ترانسفورماتور هم توجه می کنم. جریان هوا ضعیف، بار سنگین و لحیم کاری ضعیف می تواند عمر آن را کوتاه کند. عرضه‌ای که در تمام طول روز نزدیک به حد مجاز خود باشد، سریع‌تر از عرضه‌ای که مقداری حاشیه دارد پیر می‌شود. من این را در تجهیزات اداری، درایورهای LED و واحدهای آداپتور کوچک دیده ام. همین الگو بارها و بارها خود را نشان می دهد. گرما، استرس و تماس ضعیف باعث ایجاد مشکل می شود. توصیه من ساده است. تنها روی ترانسفورماتور تمرکز نکنید. مسیر تامین کامل را بررسی کنید. ترانسفورماتور به عنوان بخشی از یک سیستم کار می کند و یک قطعه ضعیف می تواند کل واحد را بد جلوه دهد. اگر بخواهم روش تعمیر خود را با کلمات ساده خلاصه کنم، این را می گویم: مدار را آزمایش کنید، نه حدس زدن. این عادت در زمان صرفه جویی می کند، خطر را کاهش می دهد، و من را سریعتر متوجه اشتباه واقعی می کند.

وقتی یک منبع تغذیه با فرکانس بالا شروع به از کار افتادن می کند، من معمولاً دوباره و دوباره همان مشکلات را می بینم. ممکن است دستگاه روشن نشود. خروجی ممکن است بالا و پایین بپرد. فن ممکن است کار کند، اما بار هنوز قدرت پایداری ندارد. یک بوی کوچک، وزوز خفیف یا گرمای اضافی می تواند قبل از شکست کامل ظاهر شود. من آن نشانه ها را نادیده نمی گیرم. منبع تغذیه با فرکانس بالا هر روز تحت استرس کار می کند. گرما، گرد و غبار، سیم کشی شل، قطعات قدیمی و نیروی ورودی ناپایدار همگی می توانند آن را به سمت خرابی سوق دهند. وقتی یکی را بررسی می کنم، ابتدا به الگوی علائم نگاه می کنم، سپس قدم به قدم حرکت می کنم. هنگامی که منبع تغذیه فرکانس بالا خراب است، آنچه را بررسی می کنم، از سمت ورودی شروع می کنم. من بررسی می کنم که آیا ولتاژ برق ثابت است یا خیر. دوشاخه، بلوک ترمینال، فیوز و بریکر را چک می کنم. من به دنبال علائم سوختگی، پیچ های شل یا نقاط تیره در نزدیکی بخش ورودی هستم. یک ورودی ضعیف می تواند مانند یک مشکل منبع تغذیه به نظر برسد، اما مشکل واقعی ممکن است خارج از واحد باشد. سپس گرما را بررسی می کنم. بسیاری از خرابی ها با خنک کننده ضعیف شروع می شوند. گرد و غبار جریان هوا را مسدود می کند. یک فن کم می کند. یک هیت سینک پر از خاک می شود. دستگاه برای مدتی کار می کند، سپس قطعات داخلی سریعتر شروع به پیر شدن می کنند. یک بار در یک کارگاه کوچک یک منبع را دیدم که هر روز بعدازظهر خاموش می شد. صاحبش فکر می کرد تخته بد است. مشکل اصلی مسدود شدن مسیر فن و یک فن بود که سرعت خود را از دست داده بود. پس از تمیز کردن دستگاه و تعویض فن، خاموش شدن دستگاه متوقف شد. من هم به خروجی نگاه می کنم. اگر ولتاژ تحت بار کاهش یابد، سمت بار، کابل خروجی و دستگاه متصل را بررسی می کنم. یک خط کوتاه، تماس سست یا بار بد می تواند یک عرضه سالم را ناپایدار کند. علائم متداول من به آن توجه می‌کنم اصلاً خروجی وجود ندارد خروجی شروع می‌شود، سپس متوقف می‌شود نوسانات ولتاژ بالا و پایین تغییر صدای فن دمای بدنه به سرعت افزایش می‌یابد بوی سوختن یا علائم تیره در نزدیکی قطعات ضربه مکرر فیوز هر علامت بخشی از داستان را بیان می‌کند. من خیلی زود حدس نمی زنم. دلایل رایج من متوجه شدم کهنه خازن ها خازن ها با گذشت زمان فرسوده می شوند. هنگامی که آنها ظرفیت خود را از دست می دهند، ریپل رشد می کند، خروجی خشن می شود و ممکن است عرضه شروع نشود. سیم کشی شل ترمینال شل می تواند گرما و تماس متناوب ایجاد کند. این واحد ممکن است یک روز کار کند و روز بعد خراب شود. گرد و غبار و جریان ضعیف هوا گرد و غبار گرما را به دام می اندازد. گرما عمر بخشی را کوتاه می کند. من اغلب این را در کارخانه‌ها، مغازه‌های کوچک و وسایل خانه که نزدیک دیوارها یا قفسه‌ها قرار دارند، می‌بینم. خرابی فن یک فن ضعیف ممکن است همچنان بچرخد، بنابراین بسیاری از مردم آن را از دست می دهند. من همیشه جریان هوا را با دست چک می کنم و به صدای ناهموار گوش می دهم. خطاهای بار یک بار بد می تواند منبع را پایین بکشد. قبل از اینکه واحد برق را به تنهایی مقصر بدانم، دستگاه یا دستگاه متصل را بررسی می کنم. موج ورودی یا برق ناپایدار اگر خط ورودی اغلب نوسان کند، منبع ضربه می خورد. که می تواند به بخش کنترل و مرحله قدرت آسیب برساند. نحوه عیب یابی آن از یک مسیر ساده استفاده می کنم. اگر تنظیمات اجازه می دهد بار را قطع می کنم. من منبع را با یک بار مطمئن یا یک دستگاه خوب شناخته شده آزمایش می کنم. ولتاژ ورودی رو چک میکنم من کابل ها، ترمینال ها، فیوزها و فن ها را بازرسی می کنم. من به دنبال آسیب گرما، تورم، نشتی یا علائم دود روی قطعات هستم. من پایداری خروجی را تحت بار اندازه گیری می کنم. این به من کمک می کند تا از تغییرات تصادفی قسمت جلوگیری کنم. اگر دستگاه همچنان بدون باری از کار می افتد، من روی خود منبع تمرکز می کنم. اگر بدون بار کار می کند اما در زیر بار خراب می شود، من بیشتر به سیم کشی بار و خروجی نگاه می کنم. یک مثال عملی یک مشتری یک بار یک واحد برای من آورد که برای خط جوش استفاده می شود. دستگاه شروع به کار می کرد، سپس پس از یک دور کوتاه متوقف می شد. تیم قبلاً یک فیوز را عوض کرده بود و فکر می کرد تخته مرده است. اول فن رو چک کردم چرخید، اما خیلی آرام. کیف داخلش رو چک کردم گرد و غبار روی هیت سینک و اطراف قسمت کنترل نشست. ترمینال ها رو چک کردم یک پیچ خروجی شل بود. پس از تمیز کردن دستگاه، سفت کردن ترمینال و تعویض فن ضعیف، منبع تغذیه دوباره به حالت عادی کار کرد. آن مورد مرا به یاد یک قانون ساده انداخت: از بررسی های اولیه صرف نظر نکن. آنچه برای مراقبت روزانه پیشنهاد می‌کنم دستگاه را تمیز و خشک نگه دارید فضای کافی برای جریان هوا بگذارید پایانه‌ها را در یک برنامه زمان‌بندی مشخص بررسی کنید صدای فن و سرعت فن را تماشا کنید در صورت امکان از برق ورودی ثابت استفاده کنید. من تاریخ، علامت، ولتاژ ورودی و وضعیت بار را یادداشت می کنم. این عادت کوچک به من کمک می‌کند دفعه بعد که همان واحد عمل کرد، الگوها را سریع‌تر تشخیص دهم. وقتی می ایستم و برای تعمیر تماس می گیرم، وقتی آثار سوختگی شدید، ضربه زدن مکرر فیوز، دود، بوی شدید یا نشانه هایی از آسیب دیدگی تخته را می بینم که به کار روی نیمکت ایمن نیاز دارد، متوقف می شوم. همچنین هنگامی که دستگاه دارای ولتاژ بالا یا انرژی ذخیره شده زیادی است که نیاز به تخلیه دقیق قبل از هر آزمایشی دارد، متوقف می شوم. این انتخاب باعث صرفه جویی در زمان و کاهش ریسک می شود. اگر منبع تغذیه فرکانس بالا شما خراب است، من برای تعویض قطعات عجله نمی کنم. ورودی، خنک کننده، سیم کشی، بار و خروجی را با نظمی آرام بررسی می کردم. بیشتر عیوب سرنخ هایی را به جا می گذارند. فقط باید آنها را با دقت بخوانم. اگر می خواهید منبعی ثابت بماند، گرما، گرد و غبار و تماس شل را به عنوان هشدارهای اولیه، نه مسائل کوچک، در نظر بگیرید.

من بارها و بارها همین مشکل را می‌بینم: یک ترانسفورماتور SMPS داغ می‌شود، منبع تغذیه برق را هدر می‌دهد، و واحد خیلی قبل از طراحی، کارایی خود را از دست می‌دهد. وقتی به این موارد نگاه می‌کنم، معمولاً ترکیبی از تلفات هسته، تلفات مس، نشتی، طرح سیم‌پیچ بد یا یک مشکل کنترلی را در سمت اصلی پیدا می‌کنم. خبر خوب این است که من معمولاً می توانم علت را با یک فرآیند ساده ردیابی کنم، سپس ضایعات را گام به گام کاهش دهم. من روی ترانسفورماتور به عنوان بخشی از مرحله قدرت کامل تمرکز می کنم، نه به عنوان یک قسمت واحد که به تنهایی روی برد نشسته است. این دیدگاه باعث صرفه جویی در زمان می شود. آنچه را ابتدا چک می کنم با علائم شروع می کنم. اگر ترانسفورماتور در بار سبک گرم باشد، من به تلفات هسته، فرکانس سوئیچینگ و جریان مغناطیسی نگاه می کنم. اگر ترانسفورماتور تحت بار داغ شود، به تلفات مس، مقاومت سیم پیچ و چگالی جریان بیشتر نگاه می کنم. اگر منبع صدا ایجاد کند، تنظیم را از دست بدهد، یا تحت استرس حرکت کند، من میزان اشباع، اندوکتانس نشتی، و رفتار اسناببر را بررسی می کنم. یک مثال کوچک از کار خودم: یک آداپتور 24 ولت در بارگذاری روی میز خوب به نظر می رسید، اما دمای جعبه ترانسفورماتور پس از ده دقیقه بیش از حد افزایش یافت. علت اصلی یک نقص واحد نبود. این طرح دارای جریان موج دار بالا، پر شدن سیم پیچ ضعیف و شکاف هسته ای بود که چگالی شار را بیش از حد بالا می برد. یک اصلاح آن را حل نمی کند. باید سه نقطه را اصلاح می کردم. ** تلفات ترانسفورماتور SMPS معمولاً از آنجا ناشی می شود** تلفات هسته زمانی نشان می دهد که شار مغناطیسی بیش از حد به شدت نوسان کند یا فرکانس ماده هسته را به خارج از محدوده راحت فشار دهد. من این را در طرح هایی می بینم که سعی می کنند قدرت زیادی را از یک هسته کوچک فشرده کنند. از دست دادن مس ناشی از مقاومت سیم پیچ است. سیم نازک، دورهای انتهایی طولانی، چیدمان ضعیف لایه و مسیر بد جریان همگی باعث افزایش گرما می شوند. اندوکتانس نشتی استرس و تلفات سوئیچینگ اضافی را اضافه می کند. همچنین می تواند انرژی سنبله را افزایش دهد و مدار گیره را سخت تر از آنچه باید کار کند. اشباع یک موضوع جدی است. وقتی هسته نزدیک به حد خود می شود، جریان به سرعت افزایش می یابد، گرما بالا می رود و منبع کنترل را از دست می دهد. من با این به عنوان یک هشدار طراحی برخورد می کنم، نه یک مشکل کوچک تنظیم. چیدمان ضعیف PCB نیز به ترانسفورماتور آسیب می رساند. حلقه‌های جریان طولانی، مسیرهای برگشت پر سر و صدا، و زمین ضعیف می‌توانند گره سوئیچ را به سمت رفتار خشن سوق دهند. سپس ترانسفورماتور بخشی از آن جریمه را پرداخت می کند. مراحلی که برای جلوگیری از تلفات استفاده می کنم دما را در بدنه ترانسفورماتور، دستگاه سوئیچ و سمت یکسو کننده اندازه گیری می کنم. من همچنین توان ورودی و توان خروجی را بررسی می کنم تا بتوانم شکاف راندمان واقعی را ببینم. من رفتار بدون بار، نیمه بار و بار کامل را مقایسه می کنم. این به من یک تصویر واضح می دهد. اگر تلفات بدون بار در حال حاضر زیاد باشد، شرایط هسته و سوئیچینگ نیاز به توجه دارد. اگر با بارگذاری تلفات به شدت افزایش یابد، مس و جریان یکسو کننده احتمالاً بخشی از ماجرا هستند. من شکل موج را در سراسر اولیه بررسی می کنم. می‌خواهم بدانم که آیا تنظیم مجدد شار تمیز است، آیا چرخه کار ایمن باقی می‌ماند، و آیا سنبله تخلیه تحت کنترل است یا خیر. شکل موج بد می تواند گرمای زیادی را پنهان کند. من ساختار سیم پیچ را بررسی می کنم. مسائل مربوط به قرارگیری اولیه و ثانویه درهم می‌تواند به نشت کمک کند، اما باید با احتیاط از آن استفاده کرد. من همچنین به گیج سیم، استفاده از لیتز در صورت نیاز و تعداد لایه ها نگاه می کنم. لایه های بیش از حد می تواند مقاومت و ظرفیت خازنی را افزایش دهد. من انتخاب هسته را با فرکانس کاری و سطح توان بررسی می کنم. هسته ای که در یک فرکانس به خوبی کار می کند ممکن است در فرکانس دیگری انرژی را هدر دهد. من فکر نمی کنم که قطعه فقط به این دلیل که با برد مناسب است خوب است. من شبکه گیره و اسنابر را بررسی می کنم. اگر گیره انرژی زیادی جذب کند، ممکن است ترانسفورماتور تنها قسمت داغ نباشد، با این حال گرما اغلب با کنترل ضعیف انرژی در هنگام خاموش شدن شروع می شود. من پروفایل بار را بررسی می کنم. برخی از منابع بیشتر عمر خود را با بار سبک می گذرانند، در حالی که برخی دیگر با تقاضای پالس مواجه هستند. ترانسفورماتور باید با مورد استفاده واقعی مطابقت داشته باشد، نه هدف کاغذ. ** وقتی به تلفات کمتری نیاز دارم چه چیزی را تغییر می دهم** اگر هسته بیش از حد تحت فشار باشد، چگالی شار را کاهش می دهم. این ممکن است به معنای تغییر تعداد چرخش، اندازه هسته یا فرکانس سوئیچینگ باشد. من با بهبود انتخاب سیم، کوتاه کردن مسیرهای جریان، و سفت کردن طرح سیم پیچ، تلفات مس را کاهش می دهم. من نشت را با بهبود قرار دادن لایه ها و توالی سیم پیچی کاهش دادم. من همچنین مراقب فاصله عایق ها هستم، زیرا ایمنی هنوز مهم است. من درایو گیت و شکل موج سوئیچینگ را تنظیم می کنم تا ترانسفورماتور تحت فشار اضافی ناشی از زمان بندی ضعیف قرار نگیرد. من به جریان گرما توجه می کنم. یک ترانسفورماتور می تواند روی کاغذ قابل قبول به نظر برسد و همچنان در داخل یک جعبه بسته بسیار داغ باشد. شکاف هوا، محل قرارگیری تخته و قطعات داغ مجاور همگی مهم هستند. یک مثال میدانی عملی من روی یک شارژر کوچک کار کردم که در بارگذاری متوسط ​​انرژی زیادی از دست داد. تیم قبلاً دو بار کنترلر را عوض کرده بود. موضوع واقعی پنهان ماند. هنگامی که ترانسفورماتور را بررسی کردم، از دست دادن مس زیادی از یک سیم‌پیچ ثانویه نازک و طرحی که طول حلقه اضافی را مجبور می‌کرد، یافتم. هسته نیز برای فرکانس انتخابی کمی بیش از حد کوچک بود. ما طرح سیم پیچ را تغییر دادیم، اندازه هسته را یک پله افزایش دادیم و مسیر فعلی را روی تخته تمیز کردیم. دمای ترانسفورماتور کاهش یافت و منبع تغذیه با قدرت هدر رفت کمتری کار کرد. آن مورد یک عادت مفید به من آموخت: من هرگز کنترل کننده را خیلی زود سرزنش نمی کنم. ترانسفورماتور اغلب حقیقت را می گوید اگر آن را با دقت اندازه گیری کنم. ** آنچه در طول بررسی طراحی روی آن تمرکز می کنم ** این سؤال ها را می پرسم: - آیا مواد اصلی با فرکانس و سطح توان مطابقت دارد؟ - آیا نوسان شار در محدوده ایمن نگهداری می شود؟ - آیا مقاومت سیم پیچ کمتر از حد مجاز حرارتی است؟ - آیا اندوکتانس نشتی به اندازه ای کوچک است که گیره بتواند آن را کنترل کند؟ - آیا طرح PCB به ترانسفورماتور کمک می کند یا زندگی را سخت تر می کند؟ - آیا عرضه در محدوده بار واقعی ثابت می ماند؟ این سؤالات قبل از استفاده انبوه از برد، مشکلات زیادی را ایجاد می کند. من همچنین یک قانون را در ذهن دارم: یک ترانسفورماتور نباید تنها با یک عدد قضاوت شود. راندمان، گرما، نویز، تنظیم ولتاژ و قابلیت اطمینان همه در یک بررسی قرار دارند. نظر کوتاه من وقتی می‌خواهم تلفات ترانسفورماتور SMPS را متوقف کنم، دنبال یک راه حل جادویی نمی‌روم. من شکل موجها را اندازه می‌گیرم، مقایسه می‌کنم، سیم‌پیچ را بررسی می‌کنم، هسته را بررسی می‌کنم و طرح‌بندی را اصلاح می‌کنم. این رویکرد به من نتیجه تمیزتر و شگفتی های کمتری بعدا می دهد. اگر یک ترانسفورماتور داغ کار کند، طرح از قبل سیگنال می دهد. من زود به آن گوش می دهم، سپس با بررسی های مداوم و نه با حدس و گمان، علت را بررسی می کنم.

من دوباره و دوباره همان الگو را می بینم. یک SMPS کوچک شروع به عملکرد عجیب می‌کند، بار ناپایدار می‌شود، صدای فن خشن می‌شود و کاربر طوری کار می‌کند که گویی هیچ مشکلی وجود ندارد. سپس یک روز واحد برق خروجی را متوقف می کند و کل سیستم با آن خراب می شود. این همان بخشی است که سعی می کنم زودتر متوقفش کنم. من با مشاهده علائم کوچک با مشکلات منبع تغذیه کار می کنم، نه شکست بزرگ. منبع تغذیه حالت سوئیچ اغلب قبل از خراب شدن نکاتی را ارائه می دهد. من برای سر و صدا گوش می کنم. گرما رو چک میکنم من به ولتاژ خروجی نگاه می کنم. برد را از نظر گرد و غبار، علائم تیره، خازن های متورم، اتصالات شل و قطعات سوخته بررسی می کنم. وقتی این کار را زود انجام می دهم، در زمان، هزینه و استرس صرفه جویی می کنم. در اینجا نحوه رسیدگی به مراقبت SMPS قبل از از کار افتادن دستگاه است. من با شرایط بیرون شروع می کنم. یک مورد تمیز اغلب داستانی را بیان می کند. گرد و غبار شدید داخل دریچه ها به معنای جریان ضعیف هوا است. علامت زرد یا قهوه ای در نزدیکی مرحله قدرت می تواند به معنای استرس گرمایی باشد. یک کانکتور شل می تواند قوس ایجاد کند. یک فن ضعیف می تواند یک بار معمولی را به یک بار داغ تبدیل کند. یک بار در یک کارگاه کوچک کابینت کنترلی را دیدم که در زمان اوج استفاده خاموش می شد. مالک فکر می کرد که واحد برق غیرقابل تعمیر آسیب دیده است. آن را باز کردم و گرد و غبار غلیظی روی هیت سینک و یک فن پیدا کردم که به سختی حرکت می کرد. پس از تمیز کردن، بررسی مسیر جریان هوا و تعویض فن، دستگاه دوباره به حالت عادی کار کرد. مسئله واقعی عرضه مرده نبود. هفته ها گرما بالا می رفت. در ادامه خروجی را بررسی می کنم. یک SMPS پایدار باید یک خروجی ثابت تحت بار معمولی داشته باشد. اگر ولتاژ تحت فشار پرش، افت یا افت کند، به بار، مرحله یکسو کننده، خازن ها و مسیر بازخورد نگاه می کنم. یک خازن ضعیف همچنان می‌تواند به دستگاه اجازه دهد در حالی که مشکلات عمیق‌تری را پنهان می‌کند، روشن شود. یک مدار بازخورد بد می تواند منبع تغذیه را برای ولتاژ اشتباه شکار کند و کل برد را تحت فشار قرار دهد. قبل از اینکه این را تست کنم منتظر خاموش شدن کامل نیستم. من هم به صدا گوش میدم. یک واحد سالم معمولاً صدایی کم و ثابت دارد. سوت تند، کلیک کردن، تیک تاک کردن، یا تغییر در لحن صدا می‌تواند به اضافه بار، استرس سیم پیچ یا مشکل سوئیچ اشاره کند. مردم اغلب صدا را نادیده می گیرند زیرا دستگاه هنوز کار می کند. من نمی کنم. صدا یکی از ساده ترین هشدارهای اولیه است. گرما خیلی مهمه اگر قاب را لمس کنم و گرمای بیش از حد معمول را احساس کنم، آن را به عنوان یک نشانه و نه یک جزئیات در نظر می‌گیرم. گرما می تواند ناشی از گرد و غبار، خرابی فن، اتصالات لحیم بد، شل بودن پایانه ها، تطابق ضعیف بار، یا قطعات قدیمی باشد. منبع تغذیه ای که هر روز داغ می شود سریعتر از دستگاهی که در محدوده ایمن قرار دارد فرسوده می شود. خازن ها را با دقت چک می کنم. رویه های متورم، نشتی، و علائم جمع شدگی در اطراف آستین علائم هشدار دهنده واضحی هستند. حتی زمانی که یک خازن طبیعی به نظر می رسد، سن همچنان می تواند آن را ضعیف کند. در بسیاری از موارد تعمیر، منبع تغذیه مدت‌ها قبل از اینکه خازن آسیب دیده به نظر برسد، ناپایدار عمل می‌کند. به همین دلیل است که من رفتار را آزمایش می کنم، نه فقط ظاهر را. من همچنین به دنبال اتصالات لحیم کاری بد هستم. لرزش، گرما و استفاده طولانی مدت می تواند باعث ایجاد ترک در اتصالات اطراف ترانسفورماتورها، ترانزیستورهای قدرت، مقاومت ها و بلوک های ترمینال شود. اتصال ترک خورده ممکن است زمانی که دستگاه خنک است کار کند، سپس با گرم شدن برد از کار بیفتد. من دیده ام که کاربران کل واحد را جایگزین کرده اند، در حالی که تعمیر واقعی، لحیم کاری مجدد مناسب در محل مناسب بود. تطبیق بار نکته دیگری است که هرگز از آن نمی گذرم. برخی از واحدهای SMPS از کار می افتند زیرا دستگاهی که از آن استفاده می کنند جریان بیشتری نسبت به منبع تغذیه می گیرد. یک واحد می تواند در بار سبک کار کند و به محض افزایش تقاضا از کار بیفتد. این همیشه به این معنی نیست که منبع تغذیه ضعیف است. گاهی اوقات بار تغییر می کند، سیستم رشد می کند، یا موتور شروع به کشیدن جریان بیشتری نسبت به قبل می کند. من قبل از تعمیر یک سوال ساده می پرسم: آیا منبع تغذیه خود به خود از کار افتاده است یا سیستم اطراف آن تغییر کرده است؟ این سوال بسیاری از تعمیرات اشتباه را نجات می دهد. یک روال عملی بررسی کمک زیادی می کند. من آن را ساده می گویم: - کیس و دریچه ها را بررسی کنید - گرد و غبار را از روی برد و مسیر فن تمیز کنید - ولتاژ ورودی و خروجی را تست کنید - بعد از یک کار کوتاه مراقب گرما باشید - خازن ها، اتصالات لحیم کاری و کانکتورها را بررسی کنید - تایید کنید که بار در محدوده است - قطعات فرسوده را قبل از اینکه باعث توقف کامل شوند تعویض کنید. دیدگاه من ساده است. نباید با SMPS مانند قطعه ای برخورد کرد که فقط در زمان مرگ اهمیت دارد. هر روز، اغلب تحت گرما، گرد و غبار، و تغییرات بار کار می کند. اگر توجه اساسی به آن داشته باشم، خروجی پایدارتر و خاموش شدن های غافلگیرکننده کمتری دریافت می کنم. اگر علائم کوچک را نادیده بگیرم، معمولاً بعداً با تخته مرده، کار از دست رفته و تعمیر سخت تر هزینه آن را پرداخت می کنم. به همین دلیل است که من بررسی های زودهنگام را به رفع دیرهنگام ترجیح می دهم. اگر SMPS شما شروع به داغ شدن کرد، صدا ایجاد کرد یا خروجی ناپایدار نشان داد، منتظر نمی ماندم. من آن را تست می‌کردم، تمیز می‌کردم و قسمت‌های تحت فشار را قبل از گسترش آسیب بررسی می‌کردم. ما تجربه گسترده ای در زمینه صنعت داریم. برای مشاوره حرفه ای با ما تماس بگیرید: امی وو: amy.wu@ihuagroup.com/WhatsApp +8613612662976.

رابرت دبلیو اریکسون، 2001، مبانی الکترونیک قدرت آبراهام آی. پرسمن، 2009، طراحی منبع تغذیه سوئیچینگ مارتی براون، 2010، منبع تغذیه کتاب آشپزی کریستوف باسو، 2014، منابع تغذیه حالت سوئیچ Henry Ott, Compatibility Engineering9, Electromagn00