Ich habe mich gefragt, ob es einen besonders wichtigen Mechanismus gibt, durch den man Elektronik kaputt machen kann, wenn man sie unter Spannung setzt. Es ist ziemlich offensichtlich, dass viele elektronische Geräte bei Unterspannung nicht richtig funktionieren, aber was ist mit dauerhaften Schäden? Die Frage war durch Reparaturarbeiten motiviert. Ich habe mich gefragt, auf welche Arten von Sekundäreffekten man achten sollte, wenn ein beschädigtes Netzteil beteiligt ist.
Ich kann mir vorstellen, dass Motoren beschädigt werden könnten, wenn sie aufgrund von Unterspannung stehen bleiben.
Was sind also spezifische Mechanismen für dauerhafte Schäden durch Unterspannung (oder besser gesagt Unterversorgung)? Gibt es überhaupt welche?
Ergänzend zur Frage, was sind Bauteile oder einfache Schaltungen, die bei Unterversorgung ausfallen?
Schäden durch Unterspannung sind nicht so häufig wie durch Überspannung, aber sie sind keine Seltenheit.
Ein Beispiel: eine einfache Schaltung, bei der ein Power-Mosfet einen Motor antreibt. Die Absicht ist, dass der Mosfet entweder vollständig ein- oder vollständig ausgeschaltet ist. In beiden Fällen ist die Verlustleistung des Mosfets sehr gering:
Ein Mosfet benötigt eine bestimmte Spannung an seinem Gate, um vollständig einzuschalten. 8V ist ein typischer Wert. Eine einfache Treiberschaltung könnte diese Spannung direkt aus dem Strom beziehen, der auch den Motor speist. Wenn diese Spannung zu niedrig ist, um den Mosfet vollständig einzuschalten, kann eine gefährliche Situation (aus Sicht des Mosfets) entstehen: Wenn er halb eingeschaltet ist, können sowohl der Strom durch ihn als auch die Spannung darüber erheblich sein in einer Zerstreuung, die es töten kann. Tod durch Unterspannung.
Beachten Sie, dass ich mit der Annahme einer einfachen Schaltung begonnen habe. In der Praxis hätte eine ernsthafte Schaltung wie diese einen Unterspannungsschutz.
Wouter hat einige gute Informationen, aber es gibt noch mehr Szenarien, in denen eine nicht ausreichend hohe Spannung ein Gerät beschädigen kann.
Einige High-End-Bildschirme benötigen mehrere Spannungsquellen, und wenn eine Quelle vor einer zweiten Quelle nicht hoch genug oder schnell genug mit Strom versorgt wird, kann dies zu Schäden am Bildschirm oder Controller führen.
Einige Geräte mit internem Mosfet können durch zu geringe Leistung der Quelle beschädigt werden. Wie von einem TI-Mitarbeiter zu einem stromgesteuerten LED-Treiber erklärt wurde, versucht die Logik in diesem Kanal, den Mosfet des Kanals stärker anzusteuern, um zu versuchen, mehr Strom zu senken, wenn die VLed-Quelle zu niedrig ist, um den ausgewählten Strom durch einen Kanal zu liefern. Irgendwann brennt der Mosfet durch, wenn nicht andere Teile des Chips. Ich wünschte, ich könnte diese Diskussion finden und verlinken.
Das Gerät wird zwar nicht direkt beschädigt, wenn es unterversorgt ist, aber wenn einem Heizelement nicht die richtige Spannung zugeführt wird, kann dies dazu führen, dass sich das zu erwärmende Gerät nicht richtig / schnell genug aufheizt. Winterwasserheizungen, Elektroherde, Mikrowellen (für eine lose Bedeutung von "Heizung"), bestimmte Autoteile. Schlimmer noch, medizinische Geräte oder Heizung in arktischen Umgebungen. Gleiches gilt für Kühllösungen wie Lüfter oder Klimaanlagen oder Pelter. Ein leistungsschwacher Lüfter aufgrund von Spannungsproblemen kann zu einer Überhitzung des Ziels führen. Wasserpumpen ebenso. Und alle drei können durch die Nebenwirkungen davon beschädigt werden. Wasserpumpen nutzen normalerweise das bewegte Wasser, um sich selbst zu kühlen. Eine niedrigere Spannung bewirkt, dass es Wasser bewegt, ist aber möglicherweise nicht schnell genug, um sich selbst abzukühlen. Leistungsschwache Lüfter könnten durch das Gerät gekocht werden, das es nicht kühlen kann.
Und als letztes fallen mir Batterieladegeräte ein. Ein fehlerhaftes oder einfach schlecht ausgelegtes Ladegerät als Teil eines größeren Stromkreises kann im Ladezustand eine niedrigere Spannung verursachen. Eine Batterie könnte in den Stromkreis zurückspeisen, wenn dies nicht der Fall sein sollte.
Das hängt von deiner Belastung ab.
Wenn es sich um eine ohmsche Last handelt, bedeutet eine Verringerung der Spannung, dass sie weniger Strom leitet und weniger Wärme abgibt. Hier ist nichts falsch.
Wenn Sie die Spannung am Gate / an der Basis eines Transistors abfallen lassen, ist dieser möglicherweise nicht vollständig gesättigt und hat einen größeren Spannungsabfall. Als Verlustleistung gilt P=U*I; Der Spannungsabfall am Transistor könnte sich verdoppeln (von 0,5 V auf 1 V), während der Strom mehr oder weniger gleich bleiben kann (z. B. 1000 mA auf 800 mA). Sie haben die Verlustleistung effektiv verdoppelt und das könnte zu Schäden führen!
Wenn das Gerät einen Linearregler verwendet, muss der Regler weniger Spannung regeln. Dies führt zu einer geringeren Verlustleistung. Natürlich gibt es eine Grenze, bei der der Regler die Regelung nicht mehr aufrechterhalten kann und auch die Ausgangsspannung abfällt. Dieser Ausgang kann an einem bestimmten Punkt abgeschaltet werden oder aufhören zu arbeiten.
Schaltnetzteile sind eine Dauerstromlast. Wenn Sie davon ausgehen, dass der Ausgang eine konstante Leistung zieht; zum Beispiel 3,3 V 1A. Dies entspricht 3,3 W, was bedeutet, dass unabhängig von der Eingangsspannung immer 3,3 W verbraucht werden. In der Praxis haben Sie einen Wirkungsgrad (der variieren kann) und Grenzen für den Spannungsbereich, aber es wird versucht, 3,3 W zu ziehen.
Sinkt die Eingangsspannung, steigt der Eingangsstrom. Wenn Teile wie Induktivitäten, Dioden oder MOSFETs den höheren Strom (Wärmeableitung oder Überschreiten von Sättigungs-/Spitzenströmen) nicht bewältigen können, kann dies zu Schäden führen.
In diesem Fall überschreiten Sie jedoch wahrscheinlich ein bestimmtes Betriebsfenster. Beispielsweise kann ein Produkt eine Eingangsspannungsanforderung von 9–15 V haben. Obwohl der Schaltregler bei (z. B.) 7 V gut funktionieren würde, kann er den Strom teilweise überschreiten und unzuverlässig werden.
Manchmal sehen Sie auf diesen Geräten „Unterspannungssperre“. Dies ist eine Spannung, bei der das Schaltnetzteil abschaltet, da es keinen zuverlässigen Betrieb garantieren kann.
Ein Beispiel für einen spezifischen Ausfallmodus bestimmter elektronischer Systeme ist Latch-Up.
https://en.wikipedia.org/wiki/Latch-up
Zitat aus obigem Link...
Dies geschieht häufig in Schaltungen, die mehrere Versorgungsspannungen verwenden, die beim Einschalten nicht in der erforderlichen Reihenfolge auftreten, was dazu führt, dass Spannungen auf Datenleitungen die Eingangsnennwerte von Teilen überschreiten, die noch nicht eine Nennversorgungsspannung erreicht haben.
Oft kann dies durch einfaches Aus- und Wiedereinschalten des Systems behoben werden, aber wenn dieses System einen anderen Mechanismus steuert, kann dies als indirekte Nebenwirkung weitere Ausfälle oder sogar physische Schäden verursachen.
Der allgemeine Begriff für Niederspannungsereignisse ist "Brownout". Es gibt viele Möglichkeiten, die Brownout-Prävention in Ihr Netzteildesign zu integrieren.
Suirnder