开关电源如何防止“炸机”（初次上电）-炸机原因及安全工作区分析

开关电(dian)源(yuan)初次(ci)上电(dian)如何防止炸(zha)机呢，我想(xiang)要(yao)了解(jie)这种(zhong)问题(ti)，就(jiu)得找到开关电(dian)源(yuan)炸(zha)机的(de)(de)原因(yin)，原因(yin)如下(xia)：1.输入电(dian)压(ya)过大导致大电(dian)容或(huo)MOS炸(zha)掉。 2.一次(ci)侧短路(lu)。 所谓的(de)(de)超载或(huo)输出短路(lu)，可(ke)能性(xing)并不大，因(yin)为再(zai)烂(lan)的(de)(de)电(dian)源(yuan)通常都有过流保护(hu)和输出短路(lu)保护(hu)的(de)(de)。

开关电源如何防止炸机解析

开关(guan)电(dian)源(yuan)如何防止炸机(ji)，炸机(ji)很痛苦，尤其(qi)这样(yang)一个全新样(yang)机(ji)本就(jiu)没有调(diao)试好参(can)数的电(dian)源(yuan)，本来电(dian)源(yuan)就(jiu)有可能(neng)存在(zai)不正常，炸了岂不是更难修理？

为此很多工(gong)程师由(you)于设备配(pei)置有(you)限，用各种(zhong)办法(fa)经验来避免炸机，比(bi)如输入电(dian)压慢慢调高边调边看电(dian)流的状(zhuang)态(tai)，看功(gong)率(lv)计上的功(gong)率(lv)变化，一旦形(xing)势不(bu)对马上断电(dian)，这样确实可以避免一些异(yi)常情况，但有(you)时(shi)手速不(bu)够(gou)快就炸了。

下面给(ji)大家(jia)分(fen)享一(yi)个亲测(ce)有(you)效，且成本很(hen)低的方法来(lai)防止(zhi)样(yang)机首(shou)次上电炸(zha)机的问(wen)题，手头有(you) ac source 等设(she)备的工(gong)程(cheng)师请忽略！

方法很(hen)简单，就(jiu)是在开关(guan)电源输(shu)入线上(shang)串(chuan)联(lian)一(yi)个(ge)白炽灯来做保护(hu)，如下(xia)图：

注意串联白炽(chi)灯初次上电(dian)不用带(dai)输出负(fu)载，直接空载上电(dian)。

如果白炽(chi)灯没有亮(liang)(liang)灯，或者就(jiu)刚(gang)上(shang)电(dian)的那一下亮(liang)(liang)了(le)然后又熄灭（第一下亮(liang)(liang)是输(shu)(shu)入浪涌电(dian)流引(yin)起的），说明(ming)开(kai)关电(dian)源(yuan)没有大电(dian)流输(shu)(shu)入，此时可(ke)测试电(dian)源(yuan)的输(shu)(shu)出(chu)是否为(wei)正常电(dian)压。

如(ru)果输出正常(chang)(chang)则可以去除白炽(chi)灯进(jin)行正常(chang)(chang)的调试了。

如果输出(chu)电压不正常，可继(ji)续接(jie)在(zai)白(bai)炽(chi)灯上直到找到原因解(jie)决后(hou)再去除白(bai)炽(chi)灯进行(xing)正常调试(shi)。

如果通电(dian)(dian)后白(bai)炽灯一(yi)直亮(liang)，或者白(bai)炽灯在间(jian)断的(de)亮(liang)-不亮(liang)-亮(liang)的(de)循环状(zhuang)态，说明(ming)开关(guan)电(dian)(dian)源(yuan)内部有大电(dian)(dian)流，此时(shi)可(ke)关(guan)电(dian)(dian)仔(zi)细检查开关(guan)电(dian)(dian)源(yuan)，重复此法直到(dao)开关(guan)电(dian)(dian)源(yuan)空载正常后方可(ke)去除白(bai)炽灯进行正常调试。

为何(he)可以(yi)防止大部分的(de)炸机？下(xia)面进行简单的(de)分析一下(xia)。

大致原理(li)如(ru)下：

先把上图画一个(ge)简单的等效电路，如下(xia)：

原(yuan)理(li)很简单

若开(kai)(kai)关(guan)电(dian)源(yuan)没(mei)进(jin)入(ru)(ru)(ru)危险状态(开(kai)(kai)关(guan)电(dian)源(yuan)输(shu)出正(zheng)常 或者 开(kai)(kai)关(guan)电(dian)源(yuan)输(shu)出电(dian)压(ya)在上下跳动但没(mei)有导致输(shu)入(ru)(ru)(ru)大电(dian)流(liu)(liu))，则此时流(liu)(liu)进(jin)开(kai)(kai)关(guan)电(dian)源(yuan)的输(shu)入(ru)(ru)(ru)电(dian)流(liu)(liu)很(hen)微(wei)弱，可等效看作Zo很(hen)大。

假设此时电源的(de)功耗为(wei)2.2W，Zo上的(de)平均电流大(da)约为(wei)0.01A，Zo上的(de)阻抗(kang)大(da)约为(wei)220/0.01，大(da)约是22K。

一个十(shi)几(ji)瓦(wa)或几(ji)十(shi)瓦(wa)的(de)白(bai)炽(chi)灯(deng)(deng)的(de)冷(leng)态电阻大约在几(ji)十(shi)欧(ou)姆到(dao)几(ji)百欧(ou)姆，在此我(wo)假设为Z1=100Ω，根据阻抗(kang)的(de)分压比可知，白(bai)炽(chi)灯(deng)(deng)上的(de)压降非常(chang)小所以白(bai)炽(chi)灯(deng)(deng)不亮灯(deng)(deng)。

若开(kai)关电(dian)源(yuan)没没有(you)进入危险状态（开(kai)关电(dian)源(yuan)输入有(you)大电(dian)流），电(dian)流很大，可等效看作Zo很小。

假设此时电源流(liu)入的电流(liu)平均为5A，相当于(yu)Zo上的平均电流(liu)为5A，Zo上的阻抗大(da)约为220/5，大(da)约是44Ω。

一(yi)个十几瓦(wa)或几十瓦(wa)的白(bai)炽灯(deng)(deng)的冷(leng)态阻抗大约(yue)在(zai)几十欧(ou)姆(mu)到(dao)几百欧(ou)姆(mu)，在(zai)此(ci)我假设为(wei)Z1=100Ω，根据阻抗的分压比(bi)可知，白(bai)炽灯(deng)(deng)上的压降(jiang)是比(bi)较大的。

另外白(bai)炽灯还有一个(ge)特(te)性就(jiu)是热(re)(re)态(tai)(tai)阻(zu)(zu)抗比冷(leng)态(tai)(tai)阻(zu)(zu)抗要大很(hen)(hen)多，实验得(de)出(chu)大概(gai)十(shi)多倍的(de)(de)样子(zi)，在此我假设(she)热(re)(re)态(tai)(tai)阻(zu)(zu)抗是冷(leng)态(tai)(tai)阻(zu)(zu)抗的(de)(de)10倍。由(you)于(yu)上电白(bai)炽灯上有较(jiao)(jiao)大的(de)(de)压(ya)降和(he)较(jiao)(jiao)大的(de)(de)电流会(hui)以(yi)非常(chang)快的(de)(de)速度发热(re)(re)，设(she)发热(re)(re)后阻(zu)(zu)抗由(you)Z1=100Ω变成Z1=1K，在很(hen)(hen)短的(de)(de)时(shi)间内会(hui)使Zo上的(de)(de)电压(ya)变得(de)非常(chang)小从(cong)而避(bi)免了开关电源炸(zha)机。

（白(bai)炽灯冷态电阻与热(re)态电阻实验测试记录表(biao)）

开关电源如何防止炸机-开关电源MOS管安全工作区

（一）什么是安全工作区？

安(an)全(quan)工作区：SOA（Safe operating area）是由一系列（电(dian)压，电(dian)流）坐标点形成(cheng)的(de)(de)一个(ge)二维(wei)区域(yu)，开关器(qi)件正常工作时的(de)(de)电(dian)压和(he)电(dian)流都(dou)不会超过(guo)该区域(yu)。简单的(de)(de)讲，只要器(qi)件工作在SOA区域(yu)内就是安(an)全(quan)的(de)(de)，超过(guo)这(zhei)个(ge)区域(yu)就存在危险。

（二）SOA具体如何应用和测试呢？

开关器件(jian)的各项参数(shu)(shu)在数(shu)(shu)据手册中都会明确(que)标注(zhu)，这里我们(men)先来解读两个(ge)参数(shu)(shu)：

VDS（Drain-source voltage）：漏(lou)源(yuan)(yuan)电(dian)压标称值(zhi)，反应的是漏(lou)源(yuan)(yuan)极(ji)能(neng)承受的最大的电(dian)压值(zhi)；

IDM（Drain current(pulsed)）：漏(lou)源(yuan)最大单脉冲电流（非重复脉冲），反应的是(shi)漏(lou)源(yuan)极可(ke)承受的单次脉冲电流强(qiang)。

开关(guan)器件(jian)参数(shu)表

器件手册一(yi)般都会(hui)提供(gong)SOA（Safe operating area）数据图(tu)表，主要和晶圆的(de)散(san)热、瞬间(jian)电(dian)压和电(dian)流的(de)承受能力有关，通过IDM和VDS及(ji)器件晶圆沟道损耗的(de)限制形成一(yi)个工作(zuo)区域，称为(wei)安全工作(zuo)区，如下图(tu)所示。安全工作(zuo)区可以避免管(guan)子(zi)因结温过高而损坏。

器件手册SOA曲(qu)线图

示(shi)波(bo)器的(de)测(ce)(ce)试应用非(fei)常(chang)简单，使用电压(ya)、电流探(tan)头正常(chang)测(ce)(ce)试开(kai)关管(guan)的(de)VDS和(he)IDM，并打(da)开(kai)SOA分(fen)析功能(neng)，对照数据手册的(de)SOA数据设置好示(shi)波(bo)器的(de)SOA参(can)数即(ji)可(ke)。一但波(bo)形触碰到安全区以(yi)外(wai)的(de)区域，就说明器件超额工(gong)作，存在危险。

（三）示波器的SOA分析功能有哪些作用？

支持连续(xu)测(ce)试，并统计通过(guo)及失(shi)败的总数(shu)次，该模式可用(yong)于连续(xu)烤机(ji)测(ce)试；支持触碰（波形超(chao)出安全(quan)区域）停止(zhi)、自(zi)(zi)动截图、声音提示(shi)操(cao)作(zuo)；安全(quan)工(gong)作(zuo)区可通过(guo)电压、电流、功率限制设(she)定(ding)，也可自(zi)(zi)定(ding)义(yi)设(she)定(ding)。

示(shi)波器SOA测试波形

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