今天下午使用一个 24 伏电源给我的 FF-BASIC-DEMO 开发板供电,开发板连 USB 线插到台式机的 USB 口上利用口袋实验上位机记录温度曲线。运行了一个多小时,突然砰的一声,一道闪光,然后家里就跳闸了。把空开合上后家里供电恢复,心想台式机十有八九挂掉了。摁开机键,果然台式机一点都没反应。拆下主板,发现 USB 的 D+D- 线对地短路。南桥附近的 3.3 伏 ldo 很烫,估计芯片烧掉以后电流大增。

 


拆开电源一看,这电源做工为了省成本不顾绝缘耐压。明明整流的肖特基可以加绝缘垫或者使用塑封的,他用了一个金属背板的肖特基。这样整块散热片就都跟输出连在一起。开关管跟整流桥用同一个散热片,无绝缘,与开关 MOS 管串联的电流检测电阻离散热片相当近,电阻外面薄薄的绝缘皮破损后与散热片短接在一起,就引发了这次悲剧。可以看到电阻烧焦的痕迹,输入保险丝也炸了。而这种可调的 24 伏电源,买过两台小台锯都是这种电源,很常见。建议大家看一下,要是有这种电源拆开来看一下。这种垃圾电源能不用就不用,要用的话也把那电阻移开一些。输出的肖特基换塑封的。

 

 

故障分析:

大家可以看到外壳上写着 20-24V 最大 5A 的输出。而劣质电源里面输入侧的高压电解电容只有 400V 22uF,使用的高频变压器次级侧绕组为 2 根 0.4mm 漆包线。作为对比,24V,5A 输出的开关电源的高压电解电容容量一般要 68uF 以上。我手上的一款变压器次级侧绕组使用 2 根 0.5mm 漆包线。用大散热片,外壳做好通风散热或加风扇主动散热。

 

 

当时电源的输出电流大概在 3.5A 左右,加上这个劣质电源是属于适配器,外壳没通风的开口,本身散热片面积小,内部发热无法散 出去因此整个电源温升很高。温升高又导致 MOS 管内阻变大,变压器容易磁饱和,达到一定程度流过 MOS 管的电流急剧增大,电源控制芯片的过流保护来不及关闭 MOS 管,急剧增大的电流让 MOS 管和与其串联的检测电路都烧了。检测电阻烧了后喷出会导电的碳化颗粒。因为检测电阻和散热片距离太近,这些碳化颗粒碰到了散热片使得 24V 输出和 220V 交流侧短接在了一起。而台式机 USB 的 GND 与外壳连接在一起, 外壳又是接地的。最后形成 220VAC--24VDC--USB 转串口芯片 -- 台式机主板的 USB 口 -- 接地的回路,导致当时家里的漏电保护空开跳闸。当时 一瞬间的大电流烧了开发板上的 LDO,CH340E 芯片,台式机的南桥芯片。 

 

 

另外这个劣质电源的输入侧没有加安规电容和共模电感等吸收外部浪涌和减少对外干扰的器件,其 EMC 和 EMI 上的设计基本为 0。就加了一个快断的玻璃管保险丝。

 

可怜了我的主板,现实生活中这种电源应该并不少见,大家还遇到过什么劣质电源?欢迎留言评论!