電圧を下げると電子機器が破損する可能性がありますか?


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電圧を下げるときに、電子機器を破壊することができる、特に重要なメカニズムがあるのではないかと思っていました。電圧が低すぎると多くの電子機器が適切に動作しないことは明らかですが、永久的な損傷はどうですか?質問は修理作業によって動機付けられました。損傷した電源が関与した場合、どのような二次的効果を探すべきか疑問に思っていました。

モーターが低電圧のためにストールした場合、モーターが損傷する可能性があると思います。

それでは、低電圧による永続的な損傷の具体的なメカニズムは何ですか?何かありますか?

質問に追加するために、供給不足のときに故障するコンポーネントまたは単純な回路は何ですか?


電圧不足により損傷する可能性のある電子部品がいくつかあります。たとえば、マグネトロンのフィラメント電圧が低すぎると、破損する可能性があります。
-Suirnder

回答:


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低電圧による損傷は過電圧による損傷ほど一般的ではありませんが、前代未聞ではありません。

例:モーターを駆動するパワーMOSFETを備えた単純な回路。意図は、MOSFETが完全にオンまたは完全にオフになることです。どちらの場合も、MOSFETによって消費される電力は非常に低くなります。

  • オンのときは、MOSFETの完全にオンの抵抗が非常に低いため、電力が低くなります。したがって、両端の電圧も非常に低いため、電力(V * I)は低くなります。
  • それがオフのとき、電力の全電圧はMOSFETの両端にありますが、電流はほぼゼロであるため、電力もほぼゼロです。

MOSFETは、完全にオンにするために、そのゲートで特定の電圧を必要とします。8Vは典型的な値です。単純な駆動回路は、モーターに給電する電力からこの電圧を直接取得できます。この電圧が低すぎて、危険な状況(MOSFETの観点から)でMOSFETを完全に回転させることができない場合:ハーフオンの場合、それを流れる電流とその両端の電圧の両方が大きくなり、その結果、それを殺すことができる散逸で。低電圧による死。

単純な回路を想定して始めたことに注意してください。実際には、このような深刻な回路には低電圧保護があります。


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HIDまたは同様の照明で使用される磁気バラスト(電子ではない)は、長時間電源が供給されていない場合にも損傷する可能性があります。通常、過熱して燃え尽きます。
ピョートルクラ

トランジスタも同様に、低電流によって、低電圧ではなく飽和しないようにします。
通行人

@Passerbyは確かに可能ですが、MOSFETの場合よりもはるかに少ないです:完全にオンになるように設計されたトランジスタは通常、いくつかの大きな要因(適切な抵抗器を選択すること)によってオーバードライブされるため、数ボルト少ないことは重要ではありません。MOSFETは電圧駆動であるため、回路が設計された供給電圧が固定されている場合、安全マージンを維持する簡単な方法はありません。さらに、ゲート電圧の安全マージンはベース電流ほど大きくありません。一般的な最大値は18Vです。
はWouterバンOoijen

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Wouterにはいくつかの良い情報がありますが、十分に高い電圧を提供しないとデバイスが損傷する可能性のあるシナリオが多くあります。

一部のハイエンドディスプレイ画面には複数の電圧源が必要であり、1つの電源に十分なレベルの電力を供給できない、または2番目の電源の前に十分な速度で電源を供給しないと、画面またはコントローラーが損傷する可能性があります。

内部MOSFETを備えた一部のデバイスは、ソースの電力不足により損傷する可能性があります。TIの従業員が電流制御LEDドライバーについて説明したように、VLedソースが低すぎて選択した電流をチャネルに供給できない場合、そのチャネルのロジックはチャネルのMOSFETをより強く駆動してより多くの電流をシンクしようとします。最終的に、MOSFETはチップの他の部分ではなくても燃え尽きます。その議論を見つけてリンクできたらいいのにと思います。

電力不足のデバイスに直接損傷を与えることはありませんが、発熱体に適切な電圧を供給しないと、加熱されているものが正しく/十分に速く加熱されない可能性があります。冬の水道管ヒーター、電気ストーブ、電子レンジ(「ヒーター」の大まかな意味)、特定の自動車部品。悪い環境、医療機器、またはアーティック環境での加熱。ファン、AC、フィルターなどの冷却ソリューションでも同じです。電圧の問題が原因でパフォーマンスが低下しているファンは、ターゲットが過熱する可能性があります。水ポンプも。そして、3つすべてがその副作用によって損傷を受ける可能性があります。水ポンプは通常、移動する水を使用して自分自身を冷却します。電圧が低いと水が移動しますが、冷却するのに十分な速さではありません。性能の低いファンは、冷却できないデバイスによって調理される場合があります。

そして最後に、バッテリー充電器について考えることができます。故障した充電器、または単純に設計が不適切な充電器は、より大きな回路の一部として、充電状態でより低い電圧を引き起こす可能性があります。バッテリーは、本来あるべきではないときに回路にフィードバックする可能性があります。


おそらく、私のプロジェクトのLCDコントローラーのインバーター近くのスポットが、リボンケーブルが出たときに発火した理由だと思いますか?私がデータシートを持っていなかったので、それがノーブランドのdvdプレーヤーから来たので、それがなぜ起こったのか正確にはわからなかった。
Wyatt8740

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負荷に依存します。

抵抗性負荷の場合、電圧を下げると、伝導する電流が少なくなり、熱の放散が少なくなります。ここで何も悪いことはありません。

トランジスタのゲート/ベースの電圧を下げると、完全に飽和せず、電圧降下が大きくなる場合があります。電力損失はP = U * Iなので、トランジスタの電圧降下は2倍(0.5Vから1V)で、電流はほぼ同じままです(たとえば1000mAから800mA)。消費電力を効果的に2倍にすると、損傷につながる可能性があります!

デバイスがリニアレギュレータを使用する場合、レギュレータはより少ない電圧を調整する必要があります。これにより、消費電力が低下します。もちろん、レギュレータがレギュレーションを維持できなくなり、出力電圧も低下するという制限があります。この出力は、特定のポイントでシャットダウンまたは動作を停止する場合があります。

スイッチモード電源は、一定の電力負荷です。出力が一定の電力を消費すると仮定した場合。たとえば、3.3V 1A。これは3.3Wに等しいため、入力電圧が何であれ、常に3.3Wを消費します。実際には、効率(変動する可能性があります)と電圧領域に制限がありますが、3.3Wを消費しようとします。

入力電圧が低下すると、入力電流が増加します。インダクタ、ダイオード、MOSFETなどの部品が高電流(熱放散または飽和/ピーク電流の超過)を処理できない場合、損傷を引き起こす可能性があります。

ただし、その場合は、おそらく特定の操作ウィンドウを超えています。たとえば、製品には9〜15Vの入力電圧要件があります。スイッチングレギュレータは(たとえば)7Vで正常に動作しますが、一部の電流を超えて信頼性が低下する場合があります。

これらのデバイスに「低電圧ロックアウト」が表示される場合があります。これは、信頼できる動作を保証できないため、スイッチモード電源がシャットダウンする電圧です。


線形負荷(抵抗)が安全であることを提案します-同意します。一部の抵抗性負荷は単調です(電球のような)が、それでも点灯中は過電流の供給が必要です。供給が弱すぎてこの短い過電流を供給できない場合、悲嘆に陥ることがあります。特に石英ハロゲン電球に当てはまります。
glen_geek

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特定の電子システムの特定の故障モードの一例は、ラッチアップです。

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

上記のリンクから引用...

これは、電源投入時に必要な順序で立ち上がらない複数の供給電圧を使用する回路で頻繁に発生し、公称供給電圧にまだ達していない部品の入力定格を超えるデータラインの電圧につながります。

多くの場合、これは単にシステムの電源を再投入することで解決できますが、そのシステムが他のメカニズムを制御している場合、間接的な副作用としてさらなる障害や物理的損傷さえ引き起こす可能性があります。


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低電圧イベントの一般的な用語は「ブラウンアウト」です。電源設計に電圧低下防止を組み込む方法はたくさんあります。


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これは有効なコメントですが、質問には一切回答しません。
オリンラスロップ

電圧低下は、低電圧の短い時間間隔であると考えました。電圧下で一定ではありません。通常のデバイスが突然より高い電流を引き込み、フィルターコンデンサを使用して相殺できる電圧低下を引き起こすと、ブラウンアウトが発生します。電力不足のデバイスを電圧低下デバイスと呼ぶことはできないと思いますか?!
ピョートルクラ

@ppumkinは、サインアウトのようにブラウンアウトが一定の場合はどうなりますか?電圧低下はどの時点で低電圧になりますか?
通行人

十分に電圧が下がらないと、デバイスはまったく機能しなくなります。一部のデバイスは軽度の電圧低下に対処し、正常に機能する場合(内部フィルターを使用)、電圧低下保護を実装するのは設計者次第であるため、他のデバイスはリセットするだけです。so brownouts!= undervolting- 正弦波で波が電圧低下に飛び込み、低電圧になった後、起動電圧として戻ってきますか?
ピョートルクラ

@ppumkinブラウンアウトは、ディップしますが、リセットを引き起こすほど遠くない場合に発生します。システムの応答を変更せずに長時間そこでハングアップでき、電圧を回復するとブラウンアウトのままになります。これは正しい答えではないことに同意します。
Kortuk
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