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西门子电源模块的发热难题解决了吗
点击次数:75 发布时间:2021-08-25
  西门子电源模块主要功能是产生直流母线电压,供给主轴模块和进给伺服模块,同时产生供系统和各个模块内部使用的+24v和+5v电压。根据直流电压控制方式,它又分为开环控制的UE模块和闭环控制的I/R模块,UE模块没有电源的回馈系统,其直流电压正常时为570V左右,而当制动能量大时,电压可高达640多伏。I/R模块的电压则一直维持在600V左右。
 
  当交流380V送入电源模块后,首先内部逻辑电源电路开始工作,产生+24V和+5V电压,当内部电源正常后,端子9出现24V电压。此时模块内部主接触器还没有吸合,通过其常闭辅助触点,端子111上出现24V电压,当模块内部完成预充电过程后,113端上出现24V,通过外电路连接到端子63,允许ER模块的整流电路工作,产生600V直流电压。
 
  电源技术博大精深,应用领域也是非常广泛,从工业、汽车到光伏和医疗等都可以看到它的身影。一个完整的电源需要很多模块组合起来,其中电源模块就是其中最关键的一部分,国内从事这方面研究的公司也很多,对于工程师们而言,电源模块发热是经常遇到的难题,本文带大家来认识下发热的原因。
 
  1、什么是电源模块?
 
  它是可以直接贴装在印刷电路板上的电源供应器,其特点是可为专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、微处理器、存储器、现场可编程门阵列(FPGA)及其他数字或模拟负载提供供电。
 
  一般来说,这类模块称为负载点(POL)电源供应系统或使用点电源供应系统(PUPS)。由于模块式结构的优点甚多,因此模块电源广泛用于交换设备、接入设备、移动通讯、微波通讯以及光传输、路由器等通信领域和汽车电子、航空航天等。
 
  在电压转换过程中有能量损耗,产生热能导致模块发热,降低电源的转换效率,影响正常工作,并且可能会影响周围其他器件的性能,这种情况需要马上排查,根据资深工程师对笔者反馈,解决发热有很多方法,下面是一些常见的技巧。
 
  2、解决发热难题的方法
 
  使用的是线性电源导致发热:线性电源工作原理通过调节调整管RW改变输出电压的大小。由于调整管相当于一个电阻,电流经过电阻时会发热,导致效率不高。为了防止发热严重,可采取以下措施,如加大散热片、实行风冷、导热材料解决(导热硅脂、导热灌封胶)、改用开关电源。
 
  负载太小不合适:电源轻载,即电源电路负载阻抗比较大,这时电源对负载的输出电流比较小,有些电源电路中不允许电源的轻载,否则会使电源电路输出的直流工作电压升高很多,造成对电源电路的损坏。一般有zui小的负载限制,各厂家有所不同,一般为10%。如果输出负载太轻,建议在输出端并联一个假负载电阻。
 
  负载过流难题:电源过载,电源模块与电源轻载情况恰好相反,就是电源电路的负载电路存在短路,使电源电路输出很大的电流,且超出了电源所能承受的范围。对于无过流保护的电源模块,输出需要稳压、过压及过流保护的简单方法就是在输入端外接一带过流保护的线性稳压器。
 
  环境温度过高或散热不良:使用模块电源前,务必考虑温度等级和实际需要的工作温度范围,根据负载功率和实际的环境温度进行降额设计。
 
  发热是困扰很多电源工程师的难题,平时工程师可以参考这位工程师的建议,试试能否解决这个难题。
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