Czy elektronika może zostać uszkodzona przez zaniżenie jej napięcia?

Zastanawiałem się, czy istnieje jakiś szczególnie ważny mechanizm, za pomocą którego można złamać elektronikę, gdy jej napięcie jest zbyt niskie. To oczywiste, że wiele elektroniki nie będzie działać poprawnie, jeśli będzie zbyt niskie napięcie, ale co z trwałym uszkodzeniem? Pytanie było motywowane pracami naprawczymi. Zastanawiałem się, jakiego rodzaju efektów wtórnych należy szukać, gdy w grę wchodzi uszkodzony zasilacz.

Wyobrażam sobie, że silniki mogłyby ulec uszkodzeniu, gdyby utknęły w wyniku zbyt niskiego napięcia.

Jakie są zatem specyficzne mechanizmy trwałej szkody spowodowanej niewystarczającym napięciem (lub, lepiej mówiąc, niedostatecznym zaopatrzeniem)? Czy są jeszcze jakieś?

Aby dodać do pytania, jakie są komponenty lub proste obwody, które zawodzą, gdy są niedostarczone?

Uszkodzenie przez podnapięcie nie jest tak powszechne jak przez przepięcie, ale nie jest niespotykane.

Przykład: prosty obwód, który ma mosfet mocy napędzający silnik. Chodzi o to, aby mosfet był całkowicie włączony lub całkowicie wyłączony. W obu przypadkach moc rozpraszana przez mosfet jest bardzo niska:

• kiedy jest włączony, moc jest niska, ponieważ rezystancja o-w pełni włączonego mosfetu jest bardzo niska, stąd napięcie na nim również jest bardzo niskie, więc moc (V * I) jest niska.
• kiedy jest on wyłączony, pełne napięcie mocy przechodzi przez mosfet, ale prąd jest prawie zerowy, stąd też moc jest prawie zerowa.

Mosfet potrzebuje pewnego napięcia na swojej bramce, aby się w pełni włączyć. 8 V to typowa wartość. Prosty obwód sterownika mógłby uzyskać to napięcie bezpośrednio z mocy, która również zasila silnik. Gdy to napięcie jest zbyt niskie, aby całkowicie włączyć mosfet w niebezpieczną sytuację (z punktu widzenia mosefta): gdy jest w połowie włączony, zarówno przepływający przez niego prąd, jak i napięcie na nim mogą być znaczne, co powoduje w rozproszeniu, które może go zabić. Śmierć z powodu podnapięcia.

Zauważ, że zacząłem od założenia prostego obwodu. W praktyce taki poważny obwód miałby zabezpieczenie podnapięciowe.

Wouter ma kilka dobrych informacji, ale jest więcej scenariuszy, w których niewystarczająco wysokie napięcie może uszkodzić urządzenie.

Niektóre ekrany z wyższej półki wymagają wielu źródeł napięcia, a brak zasilania jednego źródła wystarczająco wysokim lub wystarczająco szybkim przed drugim źródłem może spowodować uszkodzenie ekranu lub kontrolera.

Niektóre urządzenia z wewnętrznym mosfetem mogą zostać uszkodzone przez niedostateczne zasilanie źródła. Jak wyjaśnił pracownik TI na temat sterowanego prądem sterownika led, jeśli źródło VLed jest zbyt niskie, aby zapewnić wybrany prąd przez kanał, logika w tym kanale będzie próbowała silniej napędzać mosfet kanału, aby spróbować pochłonąć więcej prądu. Ostatecznie mosfet wypali się, jeśli nie inne części układu. Chciałbym móc znaleźć tę dyskusję i połączyć ją.

Nie powodując bezpośrednio uszkodzenia niedociążonego urządzenia, niedostarczenie odpowiedniego napięcia do elementu grzejnego może spowodować, że podgrzewane urządzenie nie nagrzeje się odpowiednio / wystarczająco szybko. Grzejniki z zimową rurą wodną, ​​kuchenki elektryczne, kuchenki mikrofalowe (w znaczeniu „grzejnik”), niektóre części samochodowe. Gorzej, wyroby medyczne lub ogrzewanie w środowiskach artystycznych. To samo dotyczy rozwiązań chłodzących, takich jak wentylatory, klimatyzatory lub skórki. Słabo działający wentylator z powodu problemów z napięciem może spowodować przegrzanie urządzenia. Pompy wodne również. I wszystkie trzy mogą zostać uszkodzone przez skutki uboczne tego. Pompy wodne zwykle wykorzystują poruszającą się wodę do chłodzenia. Niższe napięcie spowoduje ruch wody, ale może nie być wystarczająco szybki, aby się ochłodzić. Niewystarczające wentylatory mogą zostać ugotowane przez urządzenie, którego nie może ostygnąć.

I na koniec mogę wymyślić ładowarki do akumulatorów. Nieprawidłowo działająca ładowarka lub po prostu źle zaprojektowana, jako część większego obwodu, może powodować obniżenie napięcia w stanie ładowania. Bateria może zasilać obwód, kiedy nie powinna.

To zależy od obciążenia.

Jeśli jest to obciążenie rezystancyjne, obniżenie napięcia oznacza, że ​​będzie on przewodził mniej prądu i rozpraszał mniej ciepła. Tutaj nic złego.

Jeśli upuścisz napięcie na bramie / podstawie tranzystora i może ono nie być w pełni nasycone i mieć większy spadek napięcia. Ponieważ rozpraszanie mocy wynosi P = U * I; spadek napięcia na tranzystorze może się podwoić (od 0,5 V do 1 V), podczas gdy prąd może pozostać mniej więcej taki sam (na przykład od 1000 mA do 800 mA). Skutecznie podwoiłeś rozpraszanie mocy, co może prowadzić do uszkodzeń!

Jeśli urządzenie korzysta z regulatora liniowego, regulator będzie musiał wyregulować mniejsze napięcie. Doprowadzi to do mniejszego rozpraszania mocy. Oczywiście istnieje granica, przy której regulator nie może dłużej utrzymywać regulacji, a napięcie wyjściowe również spadnie. To wyjście może zostać wyłączone lub przestać działać w pewnym momencie.

Zasilacze impulsowe są stałym obciążeniem. Jeśli założysz, że wyjście pobiera stałą moc; na przykład 3,3 V 1A. Jest to równe 3,3 W, co oznacza bez względu na napięcie wejściowe, zawsze będzie pobierało 3,3 W. W praktyce masz sprawność (która może się różnić) i limity dla regionu napięcia, ale spróbujesz pobrać 3,3 W.

Jeśli napięcie wejściowe spadnie, prąd wejściowy wzrośnie. Jeżeli części takie jak cewki indukcyjne, diody lub tranzystory MOSFET nie są w stanie poradzić sobie z wyższym prądem (rozpraszanie ciepła lub przekraczanie prądów nasycenia / szczytowych), może to spowodować uszkodzenie.

Jednak w takim przypadku prawdopodobnie przekroczysz określone okno operacyjne. Na przykład produkt może wymagać napięcia wejściowego 9–15 V. Chociaż regulator przełączający działałby dobrze na (na przykład) 7 V, może on z jednej strony przekroczyć prąd i stać się zawodny.

Czasami na tych urządzeniach pojawia się komunikat „Blokowanie podnapięciowe”. Jest to napięcie, przy którym zasilanie w trybie przełączania zostanie wyłączone, ponieważ nie może zagwarantować niezawodnego działania.

Jednym z przykładów określonego trybu awaryjnego niektórych systemów elektronicznych jest Latch-Up.

https://en.wikipedia.org/wiki/Latch-up

Cytat z powyższego linku ...

Zdarza się to często w obwodach, które wykorzystują wiele napięć zasilających, które nie pojawiają się w wymaganej kolejności po włączeniu zasilania, prowadząc do napięć na liniach danych przekraczających znamionową moc wejściową części, które nie osiągnęły jeszcze nominalnego napięcia zasilania.

Często można to rozwiązać, po prostu włączając i wyłączając system, ale jeśli ten system kontroluje jakiś inny mechanizm, może powodować dalsze awarie, a nawet fizyczne uszkodzenia jako pośredni efekt uboczny.

Ogólny termin dla zdarzeń niskiego napięcia to „zanik napięcia”; istnieje wiele sposobów włączenia zapobiegania awariom do projektu zasilacza.