本文将深入探讨五个关键的电源问题、如何知道它们何时出现，以及解决或缓解这些问题的最佳方法。
在使用电源时（图 1），设计工程师必须考虑许多因素，以避免输入欠压和过压等常见问题。本文将深入探讨五个关键的电源问题、如何知道它们何时出现，以及解决或缓解这些问题的最佳方法。
图 1. 电源在运行良好时经常被忽视，但一旦其性能质量下降，就几乎不可能忽视它们。图片由CUI Inc提供
1.输入过压和欠压
输入欠压和过压都可能对电源造成极大的问题，并且是最常见的问题之一。
过压和欠压最臭名昭著的来源之一是在非通用输入上错误地设置了 120/240 V 开关。该开关启用或禁用电源内部的倍压器，因此内部电路在任何一种情况下都在 240 V 下工作。如果开关设置不正确，内部电压要么太高，要么太低，都可能导致故障。具有通用输入的电源设计为在整个输入电压范围内工作，无需使用开关，因此不存在此问题。
电磁干扰，例如电压浪涌、电压骤降、EFT（电快速瞬变）和 ESD（静电放电），会导致快速但严重的过压和欠压情况。
常见的来源包括机器的通电和断电、雷击以及带电物体接触电源。大多数电源将包含一些针对这些事件的保护。根据应用的不同，可能需要或多或少地对这些干扰具有免疫力。
图 2. EMI 可能是过压源。
虽然电源设计用于承受短暂的瞬态事件，例如图 2 所示的电磁干扰(EMI) 导致的 EFT，但持续的输入过压可能会导致损坏。欠压也有问题。它可能会导致输出调节和控制出现问题，并导致输入电流和功耗增加，从而导致故障。一些电源包含 UVP（欠压保护）。如果输入电压低于 UVP 阈值，UVP 会停止电源转换。
在选择电源时，输出电流限制是一个极其重要的规范，并且在设计过程中通常没有明确规定。但是，输出过电流或过功率会对电源和受电设备产生严重影响，包括电源故障以及电路和电缆熔化。超过电流额定值还会导致功耗和热量增加以及效率显着下降。
OCP，即过流保护，在超过输出电流限制时保护电源。如果超过输出功率限制，过功率保护 (OPP) 会保护电源。OPP 通常应用于电源的初级侧并监控变压器电流以确保不超过最大功率。对于单输出电源，OCP 和 OPP 密切相关。但是，对于多路输出电源，过功率保护无法确定单个输出的电流，因此有可能超过一个输出的电流，同时保持在总功率限制以下，从而导致故障。过流保护直接监控电流，并可单独应用于每个输出以避免此问题。
为了避免使用更大、更昂贵的电源，用户有时会低估功率或电流额定值。如果尺寸不合适，瞬态电流会导致反复关机。电源的大小应使瞬态输出电流落在额定电流限制范围内，以避免意外跳闸 OCP 或 OPP。
极性接反是指错误地连接电源的正负输入或输出。许多组件，例如电解电容器，不能容忍反极性，如果受到反极性就会失效。假设电源输出连接的极性相反。在这种情况下，负载可能会损坏，可能导致电源故障，最坏的情况是电路损坏或电气火灾。
二极管可用于在低功率应用中防止极性反接。它可以与输入或输出串联或反并联。串联时，如果电压反向，二极管将不导通并保持电路开路。这种方法的缺点是二极管会消耗与输入电流成比例的功率。当与输入反平行放置时，二极管通常会关闭，并且仅在极性反转时才导通。二极管在导通时会短路并触发过流保护装置，例如保险丝或电源 OCP。
低于或高于推荐的电源温度范围是另一个可能导致电源出现问题的常见问题。热限制确保电源在您可以考虑其性能的范围内安全运行。
图 3. 在温度降额曲线所示的安全工作温度之外运行电源可能会导致不可预知的行为。
在最低和最高工作温度之外，可靠性、调节、EMI 和效率很快就会成为问题。电源内部的许多组件（例如晶体管）在接近其热极限的温度下工作。超出额定温度运行电源可能会导致这些设备发生故障。
如果输出功率降低或降额，一些电源允许扩展温度范围。这些电源的数据表将包含降额曲线，如图 3 所示，该曲线显示了特定负载条件下的最高温度。在较低温度下也可能需要降额。在非常低的温度下，某些组件（尤其是电解电容器）的值可能与正常条件下存在显着差异。这会导致纹波电压增加和启动问题。
缺少外部组件或连接会严重影响电源性能。数据表中列出的性能有时使用特定电路来表征，通常是为了模仿典型应用。如果在测试期间未应用类似的电路，则性能可能与指定的有所不同。例如，某些电源需要在输入和/或输出处使用外部电容以实现性能和稳定性。不包括推荐或要求的外部组件可能会对性能产生负面影响，甚至导致故障。
另一组经常缺少的组件是上拉和下拉电阻，可能需要它们来确保已知的开/关电压。例如，一个上拉电阻会在关键组件周围创建一个额外的环路，并确保即使在开关打开时也能保持明确定义的电压；另一方面，下拉电阻将在开关打开时将电压保持在零附近。
EMI 对于某些开关模式电源来说可能是个问题，因为它们会产生大量噪声。对于内部电源，可以在内部包含最少的滤波，以减小尺寸并增加设计灵活性。在这些情况下，可能需要外部滤波来满足某些要求。例如，电源可能声明其设计满足 B 类辐射，但如果没有外部滤波，则只能满足 A 类。这意味着 B 类应用将需要额外的外部滤波。在这些情况下，数据表通常会提供符合 B 类的推荐电路。
图 4. 不使用电压感应（左）和使用感应连接（右）时的输出连接
一些电源包括电压检测连接，这实际上将反馈回路带到电源之外，如图 4 所示。这允许电源补偿电缆和连接器的阻抗，并在负载上实现更严格的调节。如果不使用这些感测连接，通常需要将它们短接到输出。如果保持打开状态，反馈回路可能不会关闭，并且输出将不受控制。
五个常见的电源问题包括输入和输出的电压和电流问题、极性反接、温度问题和缺少外部组件。幸运的是，仔细考虑设计规范和一些额外的计算可以让您避免、防止或减轻这些问题。
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