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开关电源调试时最常见的10大年夜问题总结

中建深圳装饰通讯 2025-02-21 0

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1、变压器饱和

变压器饱和征象

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在高压或低压输入下开机(包含轻载,重载,容性负载),输出短路,动态负载,高温等情形下,通过变压器(和开关管)的电流呈非线性增长,当涌现此征象时,电流的峰值无法预知及掌握,可能导致电流过应力和因此而产生的开关管过压而破坏。

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(图片来自网络侵删)

变压器饱和时的电流波形

随意马虎产生饱和的情形:

1)变压器感量太大;

2)圈数太少;

3)变压器的饱和电流点比IC的最大限流点小;

4)没有软启动。

办理办法:

1)降落IC的限流点;

2)加强软启动,使通过变压器的电流包络更缓慢上升。

2、Vds过高

Vds的应力哀求:

最恶劣条件(最高输入电压,负载最大,环境温度最高,电源启动或短路测试)下,Vds的最大值不应超过额定规格的90%

Vds降落的办法:

1)减小平台电压:减小变压器原副边圈数比;

2)减小尖峰电压:

a.减小漏感:

变压器漏感在开关管开通是存储能量是产生这个尖峰电压的紧张缘故原由,减小漏感可以减小尖峰电压。

b.调度接管电路:

①利用TVS管;

②利用较慢速的二极管,其本身可以接管一定的能量(尖峰);

③插入阻尼电阻可以使得波形更加平滑,利于减小EMI。

3、IC 温度过高

缘故原由及办理办法:

1)内部的MOSFET损耗太大:

开关损耗太大,变压器的寄生电容太大,造成MOSFET的开通、关断电流与Vds的交叉面历年夜。
办理办法:增加变压器绕组的间隔,以减小层间电容,犹如绕组分多层绕制时,层间加入一层绝缘胶带(层间绝缘) 。

2)散热不良:

IC的很大一部分热量依赖引脚导到PCB及其上的铜箔,应只管即便增加铜箔的面积并上更多的焊锡

3)IC周围空气温度太高:

IC应处于空气流动畅顺的地方,应阔别零件温度太高的零件。

4、空载、轻载不能启动

征象:

空载、轻载不能启动,Vcc反复从启动电压和关断电压来回跳动。

缘故原由:

空载、轻载时,Vcc绕组的感应电压太低,而进入反复重启动状态。

办理办法:

增加Vcc绕组圈数,减小Vcc限流电阻,适当加上假负载。
如果增加Vcc绕组圈数,减小Vcc限流电阻后,重载时Vcc变得太高,请参照稳定Vcc的办法。

5、启动后不能加重载

缘故原由及办理办法:

1)Vcc在重载时过高

重载时,Vcc绕组感应电压较高,使Vcc过高并达到IC的OVP点时,将触发IC的过压保护,引起无输出。
如果电压进一步升高,超过IC的承受能力,IC将会破坏。

2)内部限流被触发

a.限流点太低

重载、容性负载时,如果限流点太低,流过MOSFET的电流被限定而不敷,使得输出不敷。
办理办法是增大限流脚电阻,提高限流点。

b.电流上升斜率太大

上升斜率太大,电流的峰值会更大,随意马虎触发内部限流保护。
办理办法是在不使变压器饱和的条件下提高感量。

6、待机输入功率大

征象:

Vcc在空载、轻载时不敷。
这种情形会造成空载、轻载时输入功率过高,输出纹波过大。

缘故原由:

输入功率过高的缘故原由是,Vcc不敷时,IC进入反复启动状态,频繁的须要高压给Vcc电容充电,造成起动电路损耗。
如果启动脚与高压间串有电阻,此时电阻上功耗将较大,以是启动电阻的功率等级要足够。

电源IC未进入Burst Mode或已经进入Burst Mode,但Burst 频率太高,开关次数太多,开关损耗过大。

办理办法:

调节反馈参数,使得反馈速率降落。

7、短路功率过大

征象:

输出短路时,输入功率太大,Vds过高。

缘故原由:

输出短路时,重复脉冲多,同时开关管电流峰值很大,造成输入功率太大过大的开关管电流在漏感上存储过大的能量,开关管关断时引起Vds高。

输出短路时有两种可能引起开关管停滞事情:

1)触发OCP这种办法可以使开关动作立即停滞

a.触发反馈脚的OCP;

b.开关动作停滞;

c.Vcc低落到IC关闭电压;

d.Vcc重新上升到IC启动电压,而重新启动。

2)触发内部限流

这种办法发生时,限定可占空比,依赖Vcc低落到UVLO下限而停滞开关动作,而Vcc低落的韶光较长,即开关动作坚持较永劫光,输入功率将较大。

a.触发内部限流,占空比受限;

b.Vcc低落到IC关闭电压;

c.开关动作停滞;

d.Vcc重新上升到IC启动电压,而重新启动。

办理办法:

1)减少电流脉冲数,使输出短路时触发反馈脚的OCP,可以使开关动作迅速停滞事情,电流脉冲数将变少。
这意味着短路发生时,反馈脚的电压该当更快的上升。
以是反馈脚的电容不可太大;

2)减小峰值电流。

8、空载,轻载输出纹波过大

征象:

Vcc在空载或轻载时不敷。

缘故原由:

Vcc不敷时,在启动电压(如12V)和关断电压(如8V)之间振荡IC在周期较长的间歇工作,短韶光供应能量到输出,接着停滞事情较长的韶光,使得电容存储的能量不敷以坚持输出稳定,输出电压将会低落。

办理方法:

担保任何负载条件下,Vcc能够稳定供给。

征象:

Burst Mode时,间歇工作的频率太低,此频率太低,输出电容的能量不能坚持稳定。

办理办法:

在知足待机功耗哀求的条件下轻微提高间歇工作的频率,增大输出电容。

9、重载、容性负载不能启动

征象:

轻载能够启动,启动后也能够加重载,但是重载或大容性负载情形下不能启动。

一样平常设计哀求:

无论重载还是容性负载(如10000uF),输入电压最低还是最低,20mS内,输出电压必须上升到稳定值。

缘故原由及办理办法(担保Vcc在正常事情范围内的条件下):

下面以容性负载C=10000uF为例进行剖析,

按规格哀求,必须有足够的能量使输出在20mS内上升到稳定的输出电压(如5V)。

E=0.5CV^2

电容C越大,须要在20mS内从输入传输到输出的能量更大。

以芯片FSQ0170RNA为例如图所示,阴影部分总面积S便是所需的能量。
要增加面积S,办法是:

1)增大峰值电流限流点I_limit,可许可流过更大电感电流Id:将与Pin4相接的电阻增大,从内部电流源Ifb分流更小,使作为电流限定参考电压的PWM比较器正输入真个电压将上升,即许可更大的电流利过MOSFET/变压器,可以供应更大的能量。

2)启动时,增加通报能量的韶光,即延长Vfb的上升韶光(到达OCP保护点前)。

对这款FSQ0170RNA芯片,电感电流掌握因此Vfb为参考电压的,Vfb电压的波形与电感电流的包络成正比。
掌握Vfb的上升韶光即可掌握电感包络的上升韶光,即增加通报能量的韶光。

IC的OCP功能是检测Vfb达到Vsd(如6V)实现的。
以是要降落Vfb斜率,就可以延长Vfb的上升韶光。

输出电压未达到正常值时,如果反馈脚电压Vfb已经上升到保护点,通报能量韶光不足。
重载、容性负载启动时,输出电压建立较慢,加到光耦电压较低,通过光耦二极管的电流小,光耦光敏管高阻态(趋向关断)的韶光较长。
IC内部电流源给与反馈脚相接的电容充电较快,如果Vfb在这段韶光内上升到保护点(如6V),MOSFET将关断。
输出不能达到正常值,启动失落败。

办理办法:

使输出电压达到正常值时,反馈脚电压Vfb仍旧小于保护点。
使Vfb阔别保护点而缓慢上升,或延长反馈脚Vfb上升到保护点的韶光,即降落Vfb的上升斜率,使输出有足够的韶光上升到正常值。

A.增大反馈电容(C9),可以将Vfb的上升斜率降落,如图所示,由D线变成A线。
但是反馈电容太大会影响正常事情状态,降落反馈速率,使输出纹波变大。
以是此电容不能变革太大。

B.由于A方法有不敷,将一个电容(C7)串连稳压管(D6,3.3V)并联到反馈脚。
此法不会影响正常事情,如B线所示,当Vfb<3.3V时,稳压管不会导通,分流。
上升3.3V时,稳压管进入稳压状态,电容C7开始充电分流,减小后续Vfb的上升斜率。
C。
在431的K-A端并联一个电容(C11),电源启动时,C11电压较低,并由光耦二极管和431的偏置电阻R10进行充电。
这样光耦就有较大电流利过,使光耦光敏管阻抗较低而分流,Vfb将缓慢上升,如C线所示。
R10×C11影响充电韶光,也就影响输出的上升韶光。

把稳点:

1)增加反馈脚电容(包括稳压管串电容),对办理超大容性负载问题浸染较小;

2)增大峰值电流限流点I_limit,同时也增加了稳态下的OCP点。
须要在容性负载,输入最低情形下检讨变压器是否会饱和;

3)如果要保持限流点,须使R10×C11更大,但在超大容性负载(10000uF)情形下,可能会增加5Vsb的上升韶光超过20mS,此法须要检讨动态相应是否受太大影响;

4)431的偏置电阻R10太小,431并联的C11要更大;

5)为了担保上升韶光,增大OCP点和增大R10×C11方法可能要同时利用。

10、空载、轻载输出反跳

征象:

在输出空载或轻载时,关闭输入电压,输出(如5V)可能会涌现如下图所示的电压反跳的波形。

缘故原由:

输入关掉时,5V输出将会低落,Vcc也随着低落,IC停滞事情,但是空载或轻载时,巨大的PC电源大电容电压并不能快速低落,仍旧能够给高压启动脚供应较大的电流使得IC重新启动,5V又重新输出,反跳。

办理方法:

在启动脚串入较大的限流电阻,使得大电容电压低落到仍旧比较高的时候也不敷以供应足够的启动电流给IC。

将启动接到整流桥前,启动不受大电容电压影响。
输入电压关断时,启动脚电压能够迅速低落。

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