導讀

產品上量后，通常都會有降成需求。多年來，接觸過不少產品降成案例，在電源上下刀過猛，引發了產品偶發性問題，帶來了很不好的負面影響。本文將對這些案例進行總結，提供電源設計參考，確保產品降成不降質量。

在上一期《電源設計避坑（上）》中，我們討論了電源設計中的電源功率、穩定性、紋波控制以及尖峰和浪涌的問題，并結合實際案例提出了相應的應對措施。接下來，我們將繼續探索電源設計的其他關鍵考量因素。

?啟動電流和沖擊電流

電機在啟動時會產生較大的啟動電流和沖擊電流，這可能會對電源造成壓力和不穩定。如果電源沒有足夠的承載能力，可能會導致電源過載、電壓波動等問題，從而影響產品的性能和穩定性。因此，在為電機等大功率設備選擇電源時，需充分考慮其啟動電流和沖擊電流的大小，選擇合適的電源規格和保護措施。

當電機還未啟動轉速為零時，加上額定380V電壓而啟動，它瞬間的線電流稱為啟動電流，這個啟動電流是從小至大而又回到額定電流。異步電機直接啟動時，其啟動電流最大可達到額定電流的4~7倍，這是對電網造成影響的主要因素。

首先是使電網電壓瞬間下降，俗稱的壓降。特別在電源容量小（電力變壓器容量小）和大功率電機啟動的情況下，電壓下降更大，不僅使該電機啟動困難，還影響到電源線路上其他電機的正常運行。

電機啟動時的瞬時大電流，對電機本身和電網電源都有非常大的影響。另一方面，過大的啟動電流將使電機和線路上的電能損耗增加，特別是在頻繁啟動、啟動較慢、或啟動過程較長的情況下，電能損耗更大，更容易造成電機嚴重發熱。所以，只要電機在啟動時對供電線路有壓降影響的都應限制其啟動電流。

啟動電流是指電氣設備（感性負載）在通電的瞬間到運行平穩的短暫的時間內的電流變化量，這個電流一般是額定電流的4~7倍。國家規定，為了線路的運行安全及其它電氣設備的正常運行，大功率的發動機必須加裝啟動設備，以降低啟動電流。

在電路學中，給負載通電的一瞬間，通常會產生大電流，這就是沖擊電流。這個現象主要體現在容性負載中，例如電容，在上電一瞬間是相當于短路的，瞬間電流理論上是無限大的。但電機（直流和三相）作為感性負載，如果表現其固有機械特性，怎么會有很大的啟動電流呢？

我們知道，電感具有阻止電流變化的作用，能夠瞬間承受較大的電壓，因此感性負載是有助于穩定電流的。電機是一種感性負載，但在電機啟動的一瞬間，由于電機定子和轉子之間相對運動的速度幾乎為0，即沒有切割磁場的運動，就不會在電路中產生反電動勢（互感電壓為0），忽略線圈自感的作用。此時，幾乎所有的電壓都加在了電路的電阻上，由于電阻很小，因此電流很大。這就是說，并不是因為電機是感性負載而導致大的沖擊電流，而是因為缺少切割磁場的運動，沒有互感電動勢造成的。

這類電源建議采取軟啟動設計，在電源啟動過程中逐漸改變機械特性，調整電路參數，使啟動電流逐漸增加到正常值的一種方法，可以避免形成較大的沖擊電流。常見的交流電機的啟動方法有直接啟動、串電阻啟動、自耦變壓器啟動、星三角減壓啟動及軟啟動器和變頻器啟動的方法來減小對電網的影響。

實際案例：某工業機器人生產線在啟動時，機器人經常出現啟動緩慢或無法啟動的問題。經過調查和分析，發現電源在機器人啟動時無法提供足夠的啟動電流，導致機器人無法正常啟動。

應對措施：選擇具有足夠承載能力的電源，以應對電機等大功率設備的啟動電流和沖擊電流。在選擇電源時，應充分考慮設備的啟動電流和沖擊電流的大小，選擇合適的電源規格和保護措施。此外，還可采取軟啟動電路等輔助措施來降低啟動電流對電源的影響。

?備用電源

在重要場合，如醫院、數據中心等，需保證電源的穩定性和不間斷供電。因此，他們會使用備用電源來應對突發情況，如電源故障或電力中斷。如果在這些場合中使用了降成的電源方案，可能會導致重要的設備失去電力供應，造成嚴重的后果。因此，對于這些關鍵設備，應選擇可靠的電源方案以確保備用電源的穩定性和可靠性。

實際案例：某醫院在電力中斷后，重要醫療設備無法正常運行。經過調查發現，該醫院未配備備用電源，導致重要設備失去電力供應。

應對措施：對于關鍵設備和重要場合，應選擇配備備用電源的方案。備用電源可確保在電源故障或電力中斷時，設備能夠保持正常運行。在選擇備用電源時，應考慮其電力容量、供電時間和可靠性等因素，以確保設備在各種突發情況下能夠持續穩定運行。

?電源設計余量

在電源設計中留有一定的余量是必要的。如果電源布局設計過于緊湊或負載計算偏低，可能會導致電源過熱或過載，從而影響產品的穩定性和可靠性。因此，在電源設計過程中，應充分考慮負載需求、散熱條件等因素，合理選擇電源的規格，以確保產品在各種工況下的穩定運行。

實際案例：某服務器在運行高負載任務時出現性能下降的問題。經過調查和分析，發現電源在設計時預留的余量過小，導致電源過載而影響服務器的性能。

應對措施：在電源設計時留有適當的余量是必要的。通過合理計算負載需求和預留適當的余量，可降低電源過載的可能性，提高產品的穩定性和可靠性。在關鍵設備和重要場合，應選擇具有更大余量的電源設計，以確保設備在高負載情況下仍能保持穩定運行。

?其他注意事項除了選擇合適的電源，以下是進一步的應對措施：

1. 電源電路優化

優化電源電路設計可提高電源的效率和穩定性。通過合理設計電路結構、選擇合適的元件和采取散熱措施等手段，可降低電源內部的功耗和溫升，提高電源的可靠性和壽命。

2. 電源檢測與監控

為了及時發現電源故障或異常情況，可在電源系統中增加監控裝置。通過實時監測電源的電壓、電流、溫度等參數，可及時發現異常并采取相應的處理措施，避免對設備造成損壞。

3. 定期維護和檢查

定期對電源進行維護和檢查可及時發現潛在的問題并采取相應的措施。例如，可定期清理電源內部的灰塵和污垢，檢查電源線路是否松動或老化，以確保電源的穩定運行。

4. 培訓與知識更新

針對電源方面的知識和技能進行培訓和知識更新，可提高開發人員和維護人員的專業水平和工作效率。通過了解電源的基本原理、常見問題及解決方案，他們可更好地應對各種電源相關的問題，減少產品降成帶來的不良后果。

?總結

產品降成從電源上下刀子是一種得不償失的做法，我們需重視電源的選擇和使用。通過合理選擇合適的電源、優化電路設計、增加備份或冗余措施、實時檢測與監控、定期維護和檢查以及培訓與知識更新等手段，可有效地提高產品的性能、可靠性和安全性，避免因電源問題而引發的產品故障和損失。