開關電源熱保護器失效異常分析

01、問題原因分析現象

本期分析一起熱保護器失效異常，事情的起因是一款LED燈如果在正常環境下安裝沒有關系，可以長期點燈，但是異常溫升情況下需要加熱保護器，提醒用戶用錯了安裝環境，LED驅動上加熱保護器是達到對應的溫度后，直接關燈提醒用戶。

我們想要驗證一下環溫多少度能達到熱保護滅燈操作，于是放到了高溫箱進行老化。老化發現放進去的三個燈，在70℃，75℃，甚至80℃都不會滅燈，懷疑是熱保護器失效了。

02、問題原因分析

下面我從以下幾個方面分析。

熱保護器失效解析熱保護器規格書分析如何實現熱保護器滅燈的？

2.1 熱保護器失效解析

我把三個樣機拿到常溫環境下，掏出熱風槍，設置好300℃對著熱保護器吹，這樣做的目的是檢查熱保護器是否因為在高溫環境下失效，可以先不用拆膠分析減小工作量，于是對著三款溫控開始吹，開始的兩個大尺寸的十秒左右很快就達到熱保護點迅速滅燈，到最后一個小燈的時候吹了10秒，本以為很快就滅燈，但是又是10秒過去了，還沒滅燈，不好的預感來了，燈壞了。想著先暫時放一下，把其他兩個燈如果驗證第二次還能重啟說明熱保護器很正常，這次我帶來了電風扇，拿電風扇對著熱保護器吹，經過3分鐘左右，兩個大尺寸燈迅速亮燈，說明已經降到復位溫度了。再次熱風槍吹，這倆又能實現滅燈，說明這倆已經完全沒問題。

接下來就是分析失效的小燈了，在吹的時候發現外圍的塑料融化了，開始推測是熱保護器在80℃環溫下融化失效，于是拿到座位上分析，一頓拆膠，扒開一看熱保護器的焊接位置，竟然是銅皮掉了，也就意味著OTP不能工作了，猜測是助工焊接的時候，沒注意導致的，浪費了1天驗證時間。

2.2 熱保護器工作原理

熱保護器的核心工作原理是利用雙金屬片的熱變形特性，實現電路的通斷控制。它分為常開和常閉兩種。

以常開開關為例，正常狀態下，設備溫度正常時，雙金屬片保持垂直，觸電保持常開狀態，設備正常運行。

過熱觸發保護時，有兩種觸發方式，分別是溫度觸發，電流觸發。

溫度觸發保護：當設備溫度達到設定閾值（90℃熱保護器，有絲印90℃字樣），雙金屬片受熱彎曲，推動觸點閉合，切斷電源。

電流觸發保護：如果設備過載導致電流異常增大，比如電機堵轉，串聯在電路中的發熱元件（電阻絲）溫度升高，間接加熱雙金屬片使其變形斷開觸點。

按照恢復過程分為自恢復型和非自恢復型。

自恢復型：溫度降至復溫溫度后，雙金屬片冷卻復位，觸電斷開，設備恢復運行。

非自恢復型：需要手動復位，避免故障還沒排除自動重啟導致危險。

本次采用的是90℃的熱保護器，溫度設定：ON:90±5℃，復位溫度:0FF：65±15℃，可以看到，回溫的溫度相差30℃，意味著這個時間可能需要半小時或者1小時回溫，而且選用的是自恢復型。

2.3 電路中如何實現熱保護器滅燈的

此次電路中采用的是溫度觸發保護，PCB板緊貼變壓器放置，因為在反激式開關電源中，變壓器的溫度基本上都在100℃以上，通過采集變壓器的溫度，可以通過熱傳導傳遞到熱保護器上，熱保護器是裝在MCU的VDD引腳，意味著如果使用常開開關，異常溫升下熱保護器升高到90℃開關閉合從而觸發溫度保護，VDD直接通過150K電阻拉到地，MCU失去供電，從而輸出的調光信號為0，反饋到主控IC后，主控IC停止輸出能量到后級，從而達到滅燈的效果，從而有效的提醒客戶裝錯環境，更換正確的安裝環境。