¿Puede fallar una PCB como resultado de tener muy poco voltaje?

Answer 1

TLDR: No debería importar y Eric Pepke probablemente tenga razón.

Pero podría haber algunas cosas divertidas que podrían sucederle a este sistema en una situación de bajo voltaje. Puedo pensar en una gran razón y algunas razones menores, y especularé sobre ellas aquí. Pero primero, según su descripción, supongo que su sistema se parece a lo siguiente:

En cuyo caso, la PCB está funcionando para absorber un poco de alto voltaje y proporcionar energía regulada al calentador. Para hacer esto, debe realizar varios pasos clave. Es probable que todos estos estén comprimidos en un gran circuito, pero necesita:

• Ejecute la alimentación de CA de la fuente de alimentación principal a través de un transformador para convertirla en una señal de CA de menor voltaje.
• Rectifique la señal de CA de bajo voltaje, lo que significa convertirla de CA a CC.
• Regule la potencia de CC sin procesar con algún tipo de convertidor de CC-CC para garantizar que sea una alimentación suave y continua.

En un nivel alto, está tomando “trozos” de energía de alto voltaje y convirtiéndolo en energía de bajo voltaje. Un controlador de retroalimentación, o “cerebro”, dicta cómo y cuándo sucede esto. Sin embargo, a veces el controlador de retroalimentación puede ser engañado para que haga cosas malas, y esto es cuando ocurren los problemas.

Razón # 1 ¿Por qué la subtensión podría ser mala en su sistema: ESTABILIDAD!
Si se engaña al controlador de retroalimentación para que envíe continuamente una señal atornillada, su sistema perderá estabilidad, lo que puede dañarlo gravemente. Esto es especialmente importante para el paso final que debe realizar la PCB, la regulación de potencia.

¿Cómo sería engañado el controlador de retroalimentación? Tratar con una carga variable (su calentador que generará diferentes corrientes en diferentes momentos) es lo suficientemente difícil para el “cerebro” dentro de su PCB. Ahora también está disminuyendo la entrada, por lo que tiene que pensar aún más y, en algunos casos, esto puede desestabilizar el sistema.

Parece un poco ridículo que solo 10-15 V por debajo del nominal pueda causar desestabilidad, pero en las pruebas que he realizado incluso antes de 1-2 V por debajo de ciertos umbrales causará que una salida ilimitada se salga de control y destruya absolutamente el convertidor y lo que sea conectado a.

La estabilidad del convertidor de potencia es un poco extraña, pero básicamente se da cuenta de que la potencia de salida de su PCB (que va al calentador) no es una constante de 24V. Más bien, en realidad es una sinusoide que sube y baja de alrededor de 23.9 a 24.1V.

Y, si el sistema pierde estabilidad, ese sinusoide gana en amplitud exponencialmente rápido. Tan rápido que romperá su PCB o provocará un apagado. Se parece a esto:
Creo que esto es lo que preocupa principalmente a Evil Company cuando no quieren que lo ejecutes a 107V. Y no son solo ellos, es prácticamente cualquier compañía. Por ejemplo, Vicor es probablemente la compañía de convertidores de energía más respetada del planeta, y si observa una de sus hojas de datos, siempre pondrán un “voltaje mínimo”. Busqué un dispositivo similar al que probablemente tenga en su PCB que venden aquí: http://cdn.vicorpower.com/docume…, y puede ver que tienen un “Apagado por subtensión” en la página 2. Son inteligentes lo suficiente como para apagar todo si el voltaje es demasiado bajo, Evil Company probablemente no tiene esa función, por eso temen que corras a un voltaje demasiado bajo.

Razón # 2: Otros límites de ingeniería
No es posible construir una PCB para convertir cada voltaje posible a 24 voltios para su calentador. No importa qué tipo de dispositivo intente y qué controladores innovadores implemente, siempre tendrá limitaciones, y una de esas limitaciones probablemente será un voltaje de entrada mínimo. Tal vez un voltaje bajo desestabilizará el sistema, tal vez hará que el MOSFET funcione demasiado rápido y se queme, tal vez causará que fluya demasiada corriente a través de los inductores en su sistema (si el voltaje cae, entonces necesita fluir más corriente a compensarlo), o tal vez el rendimiento no es confiable por debajo de una determinada entrada, pero no es posible que el convertidor funcione sin problemas en todos los voltajes.

Idealmente, este límite inferior se establece para que, en un caso como el suyo, con 107 voltios en la entrada, no haya ningún problema. Pero si no fuera así, entonces seguro, el bajo voltaje podría ser fatal.

Razón # 3: ¡Control de lazo abierto!
Esto no es probable, pero quizás los ingenieros que construyeron esta unidad asumieron que nada en el mundo saldría mal. En este caso, construyeron el sistema para manejar exactamente una entrada y ninguna otra; descuidaron tener cualquier tipo de retroalimentación en la conversión de energía. El sistema en la PCB de la que está hablando sería simplemente un transformador tonto (solo un gran carrete de cable) conectado a unos pocos componentes electrónicos. Este sería un sistema de “circuito abierto” sin cerebro, y el problema es que si disminuye la potencia de entrada, también provocará que la salida disminuya más. Si la entrada cae demasiado, entonces la salida podría bajar lo suficiente como para que el calentador no funcione, y esta podría ser la razón por la que no quieren que lo ejecute demasiado bajo. Pero esto no explica por qué se rompió el primero que compraste.

Razón # 4
¡No puedo pensar en una cuarta razón! Pero es 2012 y la conversión de energía es prácticamente un problema resuelto … si la compañía no está dispuesta a hacer un PCB que haga esta tarea simple correctamente, probablemente sea hora de buscar otra compañía.

Answer 2

La baja tensión es en realidad un gran problema para las fuentes de alimentación. Una de las razones más comunes de fallas en la electrónica de consumo y las computadoras es el temido apagón, donde la energía no solo se corta, sino que continúa a un voltaje demasiado bajo para que la fuente de alimentación haga su trabajo correctamente. En estos casos, si la fuente de alimentación no está diseñada para detectar esta condición y se apaga de manera segura, suministrará un voltaje bajo a su carga (en cuyo caso, la carga puede volverse inestable y destruirse o simplemente no funcionará correctamente hasta que la energía se restablece el suministro), de lo contrario, la fuente de alimentación se quemará al intentar suministrar la carga.

Los condensadores en la salida de la porción de rectificación AC-DC del circuito tendrán que soportar mucho más de la suavidad de la carga, y pueden calentarse y autodestruirse debido a su resistencia interna. Además, con una carga de energía constante, como un calentador, la disminución del voltaje de entrada significa que la corriente de entrada debe aumentar para mantener la salida suministrada, por lo que el aumento de las corrientes puede causar que los inductores, los diodos de rectificación y los devanados del transformador se calienten y fallen en algunos casos. A veces, en los suministros de conmutación, los FET también se calientan debido a las pérdidas de conmutación, pero es poco probable que tenga un regulador de conmutación en un calentador de piscina.

Los diseñadores de fuentes de alimentación generalmente esperan que el voltaje de entrada baje en una cierta cantidad y diseño para ese caso. De hecho, si el producto tiene una marca de listado reglamentario (UL, CE, ETL, CSA, etc.), entonces probablemente se requirió manejar variaciones de voltaje de entrada de al menos 10 o 20 por ciento. Sin embargo, el diseño para esos requisitos definitivamente aumentará el costo de un diseño, por lo que si este producto fue de un proveedor de bajo costo, es posible que hayan decidido reducir los costos y asumir que el voltaje de entrada siempre va a estar bien, o simplemente mínimo para cumplir con los requisitos. A 107 VCA, está justo al borde de la tolerancia mínima de variación de voltaje de entrada del 10% requerida por las especificaciones más indulgentes, pero cualquier fuente de alta calidad debería haber podido manejar eso.

Sin embargo, una pregunta más apremiante para usted personalmente es descubrir por qué su voltaje de alimentación de CA está leyendo tan bajo bajo carga (suponiendo que se lea normalmente sin la carga). Esto puede significar que su cableado no tiene el tamaño adecuado para la carga o, de lo contrario, hay algunos empalmes / conexiones que no pueden manejar la corriente que pasa a través de ellos. Esto podría ser un peligro de incendio.

Answer 3

Creo que te topaste con una compañía malvada.

El voltaje nominal de la pared es 117, pero puede ser de 90 a 130, incluso sin carga y resistencia excesiva de la pared. Cualquiera que no pueda diseñar un producto para lidiar con eso, y mucho menos cualquiera que lo use como excusa, merece un giro en algunos de los mejores clubes de BDSM.

Answer 4

Parece haber una caída significativa de aproximadamente 13V. Aunque si está midiendo 120V en la fuente y 107 en PCB, no se debe a fluctuaciones en el sistema.

Una cosa que puede verificar es que el calentador de agua está diseñado para 240 o 120V (en la mayoría de los casos funciona con ambos). Si hay una caída de la votación, puede deberse a que algún componente consume una gran corriente. Es posible que algo se esté acortando o que se haya quemado alguna resistencia de derivación.

Verifique si otros componentes se quemaron o si se está sobrecalentando.

Incluso un poco de agua puede causar un cortocircuito que conduce a un gran aumento de corriente que resulta en un agotamiento