L'elettronica può essere danneggiata da sottotensione?

Mi chiedevo se ci fosse qualche meccanismo particolarmente importante con cui si può rompere l'elettronica, quando lo si sottotende. È abbastanza ovvio che un sacco di elettronica non funzionerà correttamente se non sotto tensione, ma per quanto riguarda i danni permanenti? La domanda è stata motivata da lavori di riparazione. Mi chiedevo quali tipi di effetti secondari si dovessero cercare quando era coinvolto un alimentatore danneggiato.

Immagino che i motori potrebbero essere danneggiati se si bloccassero a causa di sottotensione.

Quindi quali sono i meccanismi specifici per danni permanenti dovuti a sottotensione (o meglio a un sottoapprovvigionamento)? Ce ne sono addirittura?

Per aggiungere alla domanda, quali sono i componenti o i circuiti semplici che falliscono quando non forniti?

Il danno da sottotensione non è così comune come da sovratensione, ma non è inaudito.

Un esempio: un semplice circuito che ha un mosfet di potenza che guida un motore. L'intenzione è che il mosfet sia completamente acceso o completamente spento. In entrambi i casi la potenza dissipata dal mosfet è molto bassa:

• quando è acceso la potenza è bassa perché la resistenza o-full-on del mosfet è molto bassa, quindi anche la tensione attraverso di essa è molto bassa, quindi la potenza (V * I) è bassa.
• quando è spento tutta la tensione di alimentazione è attraverso il mosfet, ma la corrente è quasi zero, quindi anche l'energia è quasi zero.

Un mosfet ha bisogno di una certa tensione al suo cancello per accendersi completamente. 8V è un valore tipico. Un semplice circuito di pilotaggio potrebbe ottenere questa tensione direttamente dalla potenza che alimenta anche il motore. Quando questa tensione è troppo bassa per accendere completamente il mosfet in una situazione pericolosa (dal punto di vista del muso) può sorgere: quando è a metà, sia la corrente che lo attraversa che la tensione che lo attraversa possono essere sostanziali, risultando in una dissipazione che può ucciderlo. Morte per sottotensione.

Si noti che ho iniziato assumendo un circuito semplice. In pratica un circuito serio come questo avrebbe una protezione di minima tensione.

Wouter ha alcune buone informazioni, ma ci sono più scenari in cui non fornire una tensione sufficientemente elevata può danneggiare un dispositivo.

Alcune schermate di visualizzazione di fascia più alta richiedono più sorgenti di tensione e la mancata alimentazione di una sorgente a un livello abbastanza alto o abbastanza veloce, prima di una seconda sorgente, può causare danni allo schermo o al controller.

Alcuni dispositivi con mosfet interno possono essere danneggiati sottoproducendo la fonte. Come spiegato da un dipendente TI su un driver led controllato corrente, se la sorgente VLed è troppo bassa per fornire la corrente selezionata attraverso un canale, la logica in quel canale proverà a guidare il mosfet del canale più difficile per provare ad affondare più corrente. Alla fine, il mosfet si esaurirà, se non altre parti del chip. Vorrei poter trovare quella discussione e collegarla.

Pur non causando danni diretti al dispositivo che viene sottoalimentato, non fornire la giusta tensione a un elemento riscaldante potrebbe causare che il riscaldamento non si riscaldi correttamente / abbastanza velocemente. Riscaldatori di tubi d'acqua invernali, stufe elettriche, microonde (per un significato generico di "riscaldamento"), alcune parti di automobili. Peggio ancora, dispositivi medici o riscaldamento in ambienti artici. Lo stesso vale per le soluzioni di raffreddamento, come ventole, AC o pelter. Una ventola poco performante a causa di problemi di tensione può causare il surriscaldamento del target. Anche le pompe dell'acqua. E tutti e tre possono essere danneggiati dagli effetti collaterali di esso. Le pompe per acqua normalmente usano l'acqua in movimento per raffreddarsi. Una tensione più bassa farà muovere l'acqua, ma potrebbe non essere abbastanza veloce da raffreddarsi. Le ventole con prestazioni inferiori potrebbero essere cotte dal dispositivo che non potrebbe raffreddarsi.

E per ultimo mi viene in mente, caricabatterie. Un caricabatterie malfunzionante, o semplicemente mal progettato, come parte di un circuito più grande, potrebbe causare una tensione inferiore in uno stato di carica. Una batteria potrebbe alimentare il circuito quando non dovrebbe.

Dipende dal tuo carico.

Se è un carico resistivo, abbassare la tensione significa che condurrà meno corrente e dissiperà meno calore. Niente di male qui.

Se si abbassa la tensione sul gate / sulla base di un transistor, potrebbe non saturare completamente e avere una caduta di tensione maggiore. Poiché la dissipazione di potenza è P = U * I; la caduta di tensione sul transistor potrebbe raddoppiare (da 0,5 V a 1 V) mentre la corrente potrebbe rimanere più o meno la stessa (ad es. da 1000 mA a 800 mA). Hai effettivamente raddoppiato la dissipazione di potenza e ciò potrebbe causare danni!

Se il dispositivo utilizza un regolatore lineare, il regolatore dovrà regolare meno tensione. Ciò porterà a una minore dissipazione di potenza. Naturalmente c'è un limite al quale il regolatore non può più mantenere la regolazione e anche la tensione di uscita diminuirà. Questa uscita potrebbe arrestarsi o smettere di funzionare a un certo punto.

Gli alimentatori a commutazione sono un carico di potenza costante. Se si assume che l'output assorba una potenza costante; per esempio 3.3V 1A. Ciò equivale a 3,3 W. Il che significa che qualunque sia la tensione di ingresso, assorbirà sempre 3,3 W. In pratica hai efficienza (che può variare) e limiti alla regione di tensione, ma proverà ad assorbire 3.3W.

Se la tensione in ingresso diminuisce, la corrente in ingresso aumenta. Se parti come induttori, diodi o MOSFET non sono in grado di gestire la corrente più elevata (dissipazione del calore o superamento di saturazione / correnti di picco), può causare danni.

Tuttavia, in tal caso probabilmente stai superando una determinata finestra operativa. Ad esempio, un prodotto può avere un requisito di tensione di ingresso di 9-15 V. Sebbene il regolatore di commutazione funzioni correttamente (ad esempio) su 7 V, potrebbe superare la corrente su alcune parti e diventare inaffidabile.

A volte viene visualizzato "Blocco di sottotensione" su questi dispositivi. Questa è una tensione alla quale l'alimentazione della modalità di commutazione si interromperà perché non può garantire un funzionamento affidabile.

Un esempio di una modalità di guasto specifica di alcuni sistemi elettronici è Latch-Up.

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

Citazione dal link sopra ...

Ciò si verifica spesso nei circuiti che utilizzano più tensioni di alimentazione che non si verificano nella sequenza richiesta all'accensione, portando a tensioni sulle linee dati che superano la potenza nominale di ingresso delle parti che non hanno ancora raggiunto una tensione di alimentazione nominale.

Spesso questo può essere risolto semplicemente spegnendo e riaccendendo il sistema, ma se quel sistema controlla qualche altro meccanismo può causare ulteriori guasti o persino danni fisici come effetto collaterale indiretto.

Il termine generale per eventi a bassa tensione è "brownout"; ci sono molti modi per incorporare la prevenzione del brownout nella progettazione dell'alimentatore.