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由一则电源电路引发的思考

客服中心 邓永宏

  在维修H0EL-ETHMUXV2过程中,感觉3.3V电源供电电路似乎有一些问题。现在把我自己的分析过程拿出来供大家讨论。
  电路结构大体是这样的:市电220V/DC48V→+5V→+3.3V→负载。可能是考虑到3.3V电源的负载比较重吧,所以本电路采用了2片5V转3.3V芯片直接并联的方式给负载供电,如下图:

其中,模块1和模块2就是两片5V转3.3V的芯片(11174),大家都知道,由于材料本身和芯片制造工艺的限制,所有的芯片的参数都不可能是一致的,即使是同一批次的。也就是说这两个电源转换模块的输出电压很有可能是不一样的,即存在着电压差。那么,现在我们假定模块1输出的电压是3.32V,模块2输出的电压是3.3V。由于他们两者是并联的,所以他们输出给负载的电压也必定是3.3V。也就是模块1的输出电压被限定在3.3V了,但由于它的输出是3.32V,即它的能量没有被完全释放出来。根据“能量守衡定律”,这一部分能量是不会自己消失的,那么怎么办呢——发热!(我想这可能是它释放的唯一途径了)也就是说高出来的那一部分电压会转化为热能释放掉。
  这部分能量如果是两个模块之间的压差很小,设备工作的时间很短的话还可以容忍。但是一旦两个模块之间的压差再增大一些,设备又是处于长时间工作的场合下的话,这种发热不论是对器件本身还是对设备来说都会存在一定的影响的。
  所以,基于以上分析我想把两个模块分开单独给若干个负载供电效果是不是会好一点,但这样做的电磁兼容性能不能保证,我没有研究过,也没有办法去证实。当然以上只是我的个人观点,可能不是很有道理,希望有关专家批评指正。

华环公司总工点评:
  首先对邓永宏勤于思考的工作态度表示钦佩与感谢!大家都应该向小邓学习,认真思考,多提疑问。这样不仅自己能不断提高,公司的产品也才能做到精益求精,我们的客户才会真正满意。
  小邓正确地指出了开发人员容易忽略的设计问题,即标称值与实际值的差异。设计师必须考虑这种差异对设计的影响。
  至于小邓所说的电路是否可行,则不能一概而论。原则上,电压有差异的电压源是不能直接并联使用的。但是实际的电源电路都有一定的内阻,两组电源并联时,输出电压稍高的电源会向负载提供更大的电流,在内阻上产生压降,输出电压下降,最后达到平衡。这时,两组电源的负载是不均衡的。如果属于冗余设计,即两组电源的负载能力明显大于实际负载,而且电源输出电压的差异足够小,每组电源承担的电流都低于其许可负载,则这样使用是安全的。反之,如果设计是出于负载分担考虑,两组电源总的负载能力与实际负载相当,则很有可能其中输出电压稍高的一方已经处于过载状态,造成可靠性下降。这时,按小邓的建议,将负载分成若干组是可行的方案。请开发人员据此分析一下,该产品的设计是否有隐患,有则改之,无则加勉。
  顺便指出,小邓关于能量守恒的解释并不合适,但电压高的模块发热量更大的结论确是正确的。

 

 

 

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