Kann die Elektronik durch Unterspannen beschädigt werden?

Ich habe mich gefragt, ob es einen besonders wichtigen Mechanismus gibt, mit dem man die Elektronik zerstören kann, wenn man sie unter Spannung setzt. Es ist ziemlich offensichtlich, dass eine Menge Elektronik nicht richtig funktioniert, wenn sie unter Spannung steht, aber was ist mit bleibenden Schäden? Die Frage wurde durch Reparaturarbeiten motiviert. Ich habe mich gefragt, auf welche Art von Sekundäreffekten man achten sollte, wenn ein beschädigtes Netzteil beteiligt ist.

Ich stelle mir vor, dass Motoren beschädigt werden könnten, wenn sie aufgrund von Unterspannungen blockieren.

Also, was sind spezifische Mechanismen für dauerhaften Schaden aufgrund von Unterspannungen (oder besser Unterversorgung)? Gibt es überhaupt welche?

Um die Frage zu erweitern: Was sind Komponenten oder einfache Schaltkreise, die bei Unterversorgung ausfallen?

Schäden durch Unterspannung sind nicht so häufig wie durch Überspannung, aber nicht ungewöhnlich.

Ein Beispiel: Eine einfache Schaltung, bei der ein Leistungs-Mosfet einen Motor antreibt. Die Absicht ist, dass der Mosfet entweder ganz an oder ganz aus ist. In beiden Fällen ist die vom Mosfet abgegebene Leistung sehr gering:

• Wenn es eingeschaltet ist, ist die Leistung niedrig, weil der O-Voll-Ein-Widerstand des Mosfets sehr niedrig ist, daher ist auch die Spannung darüber sehr niedrig, so dass die Leistung (V * I) niedrig ist.
• im ausgeschalteten zustand liegt die volle spannung über dem mosfet, aber der strom ist fast null, daher ist die leistung auch fast null.

Ein Mosfet benötigt eine bestimmte Spannung an seinem Gate, um sich vollständig einzuschalten. 8V ist ein typischer Wert. Eine einfache Treiberschaltung könnte diese Spannung direkt aus der Leistung beziehen, die auch den Motor speist. Wenn diese Spannung zu niedrig ist, um den Mosfet vollständig einzuschalten, kann eine gefährliche Situation (aus Sicht des Moseft) entstehen: Wenn sie zur Hälfte eingeschaltet ist, können sowohl der Strom durch sie als auch die Spannung über ihr erheblich sein, was zur Folge hat in einer Dissipation, die es töten kann. Tod durch Unterspannung.

Beachten Sie, dass ich von einer einfachen Schaltung ausgegangen bin. In der Praxis hätte eine solche ernsthafte Schaltung einen Unterspannungsschutz.

Wouter hat einige gute Informationen, aber es gibt weitere Szenarien, in denen ein Gerät beschädigt werden kann, wenn nicht genügend Spannung zur Verfügung steht.

Einige höherwertige Bildschirme erfordern mehrere Spannungsquellen, und wenn eine Quelle nicht hoch genug oder nicht schnell genug vor einer zweiten Quelle mit Strom versorgt wird, kann dies zu einer Beschädigung des Bildschirms oder des Controllers führen.

Einige Geräte mit internem Mosfet können beschädigt werden, wenn die Quelle nicht mit Strom versorgt wird. Wie von einem TI-Mitarbeiter zu einem stromgesteuerten LED-Treiber erläutert, versucht die Logik in diesem Kanal, den Mosfet des Kanals stärker anzusteuern, um mehr Strom zu verbrauchen, wenn die VLed-Quelle zu niedrig ist, um den ausgewählten Strom durch einen Kanal zu liefern. Irgendwann brennt der Mosfet aus, wenn nicht andere Teile des Chips. Ich wünschte, ich könnte diese Diskussion finden und verknüpfen.

Das Gerät wird nicht direkt mit Strom versorgt. Wenn jedoch nicht die richtige Spannung an ein Heizelement angelegt wird, kann es dazu kommen, dass sich das Erhitzte nicht richtig / schnell genug aufheizt. Winterwasserrohrheizungen, 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, Wechselstrom oder Pelters. Ein Lüfter mit schlechter Leistung aufgrund von Spannungsproblemen kann zu einer Überhitzung des Targets führen. Wasserpumpen auch. Und alle drei können durch die Nebenwirkungen beschädigt werden. Wasserpumpen nutzen normalerweise das fließende Wasser, um sich zu kühlen. Eine niedrigere Spannung bewirkt, dass Wasser bewegt wird, ist jedoch möglicherweise nicht schnell genug, um sich abzukühlen. Lüfter mit schlechter Leistung werden möglicherweise von dem Gerät gekocht, das nicht abkühlen konnte.

Und als letztes fällt mir ein, Ladegeräte. Ein defektes oder einfach schlecht ausgelegtes Ladegerät als Teil eines größeren Stromkreises kann im Ladezustand eine niedrigere Spannung verursachen. Eine Batterie kann in den Stromkreis zurückgeführt werden, wenn dies nicht der Fall ist.

Es hängt von Ihrer Last ab.

Wenn es sich um eine ohmsche Last handelt, bedeutet das Verringern der Spannung, dass sie weniger Strom leitet und weniger Wärme abführt. Hier ist nichts falsch.

Wenn Sie die Spannung an Gate / Basis eines Transistors senken, wird dieser möglicherweise nicht vollständig gesättigt und weist einen größeren Spannungsabfall auf. 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 bleibt (für z. B. 1000 mA auf 800 mA). Sie haben die Verlustleistung effektiv verdoppelt, was zu Schäden führen kann!

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 die Ausgangsspannung ebenfalls abfällt. Dieser Ausgang wird möglicherweise heruntergefahren oder funktioniert an einem bestimmten Punkt nicht mehr.

Schaltnetzteile sind eine konstante Last. 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 Wirkungsgrad (der variieren kann) und Grenzen für den Spannungsbereich, aber es wird versucht, 3,3 W zu ziehen.

Wenn die Eingangsspannung abfällt, steigt der Eingangsstrom an. Wenn Teile wie Induktivitäten, Dioden oder MOSFETs den höheren Strom (Wärmeabgabe oder Überschreitung der Sättigungs- / Spitzenströme) nicht vertragen, 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 einwandfrei funktioniert, kann er den Strom teilweise überschreiten und unzuverlässig werden.

Manchmal wird bei diesen Geräten "Unterspannungssperre" angezeigt. Dies ist eine Spannung, bei der sich die Schaltnetzteilversorgung abschaltet, da sie keinen zuverlässigen Betrieb gewährleisten kann.

Ein Beispiel für einen bestimmten Fehlermodus bestimmter elektronischer Systeme ist Latch-Up.

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

Zitat aus dem obigen Link ...

Dies tritt häufig in Schaltkreisen auf, die mehrere Versorgungsspannungen verwenden, die beim Einschalten nicht in der erforderlichen Reihenfolge ansteigen, was zu Spannungen auf Datenleitungen führt, die die Eingangsnennleistung von Teilen überschreiten, die noch keine Nennversorgungsspannung erreicht haben.

Oft kann dies durch einfaches Aus- und Wiedereinschalten des Systems behoben werden. Wenn dieses System jedoch einen anderen Mechanismus steuert, kann dies als indirekte Nebenwirkung einen weiteren Ausfall oder sogar physischen Schaden verursachen.

Der allgemeine Begriff für Niederspannungsereignisse lautet "Brownout". Es gibt viele Möglichkeiten, die Vermeidung von Spannungsabfällen in Ihr Netzteildesign einzubeziehen.