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高频开关电源调试时最常见的10大问题总结

  1. 高频开关电源变压器饱满
    高频开关电源变压器饱满现象
    在高压或低压输入下开机(包含轻载,重载,容性负载),高频开关电源输出短路,动态负载,高温等状况下,经过高频开关电源变压器(和开关管)的电流呈非线性添加,当呈现此现象时,电流的峰值无法预知及操控,可能导致电流过应力和因此而发作的开关管过压而损坏.
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    高频开关电源变压器饱满时的电流波形
    简单发作饱满的状况:
    -高频开关电源变压器感量太大
    -圈数太少
    -高频开关电源变压器的饱满电流点比IC的最大限流点小
    -没有软发动
    解决办法:
    -下降IC的限流点
    -加强软发动,使经过高频开关电源变压器的电流包络更缓慢上升
    高频开关电源调试时最常见的10大问题总结
    2.Vds过高
    Vds的应力要求
    最恶劣条件(最高输入电压,负载最大,环境温度最高,高频开关电源发动或短路测验)下,Vds的最大值不应超越额定标准的90%
    Vds下降的办法
    -减小渠道电压:
    -减小高频开关电源变压器原副边圈数比
    -减小尖峰电压:
    a.减小漏感,高频开关电源变压器漏感在开关管开通是存储能量是发作这个尖峰电压的主要原因,减小漏感可以减小尖峰电压
    b.调整吸收电路:
    •运用TVS管
    •运用较慢速的二极管,其自身可以吸收必定的能量(尖峰)
    •刺进阻尼电阻可以使得波形愈加滑润,利于减小EMI
    3.IC 温度过高
    IC温度过高的原因及解决办法
    -内部的MOSFET损耗太大
    开关损耗太大,高频开关电源变压器的寄生电容太大,形成MOSFET的开通、关断电流与Vds的穿插面积大。
    解决办法是,添加高频开关电源变压器绕组的间隔,以减小层间电容,好像绕组分多层绕制时,层间参加一层绝缘胶带(层间绝缘) 。
    -高频开关电源散热不良
    IC的很大一部分热量依托引脚导到PCB及其上的铜箔,应尽量添加铜箔的面积并上更多的焊锡
    -IC周围空气温度太高
    IC应处于空气活动畅顺的当地,应远离零件温度太高的零件。
    4.空载、轻载不能发动
    现象:
    空载、轻载不能发动,Vcc重复从发动电压和关断电压来回跳动。
    原因及解决办法:
    空载、轻载时,Vcc绕组的感应电压太低,而进入重复重发动状况。
    解决办法:
    添加Vcc绕组圈数,减小Vcc限流电阻,适当加上假负载。
    如果添加Vcc绕组圈数,减小Vcc限流电阻后,重载时Vcc变得太高,请参照安稳Vcc的办法。
    5.发动后不能加重载
    可能的原因及解决办法:
    1.Vcc在重载时过高
    重载时,Vcc绕组感应电压较高,使Vcc过高并到达IC的OVP点时,将触发IC的过压维护,引起无高频开关电源输出。
    如果电压进一步升高,超越IC的承受能力,IC将会损坏。
    2.内部限流被触发
    -限流点太低
    重载、容性负载时,如果限流点太低,流过MOSFET的电流被约束而缺乏,使得高频开关电源输出缺乏。解决办法是增大限流脚电阻,进步限流点。
    -电流上升斜率太大
    上升斜率太大,电流的峰值会更大,简单触发内部限流维护。解决办法是在不使高频开关电源变压器饱满的前提下进步感量
    6.待机输入功率大
    可能的原因及解决办法:
    -Vcc在空载、轻载时缺乏
    这种状况会形成空载、轻载时输入功率过高,高频开关电源输出纹波过大。
    输入功率过高的原因是,Vcc缺乏时,IC进入重复发动状况,频频的需求高压给Vcc电容充电,形成起动电路损耗。如果发动脚与高压间串有电阻,此刻电阻上功耗将较大,所以发动电阻的功率等级要满足。
    -高频开关电源IC 未进入Burst Mode 或现已进入Burst Mode,但Burst 频率太高
    开关次数太多,开关损耗过大。
    调理反应参数,使得反应速度下降。
    7.短路功率过大
    现象:
    高频开关电源输出短路时,输入功率太大,Vds过高
    原因:
    高频开关电源输出短路时,重复脉冲多,一起开关管电流峰值很大,形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
    高频开关电源输出短路时有两种可能引起开关管中止作业
    -触发OCP这种办法可以使开关动作当即中止。
    •触发反应脚的OCP
    •开关动作中止
    •Vcc下降到IC封闭电压
    •Vcc从头上升到IC发动电压,而从头发动
    -触发内部限流
    这种办法发作时,约束可占空比,依托Vcc下降到UVLO下限而中止开关动作,而Vcc下降的时刻较长,即开关动作坚持较长时刻,输入功率将较大。
    •触发内部限流,占空比受限
    •Vcc下降到IC封闭电压
    •开关动作中止
    •Vcc从头上升到IC发动电压,而从头发动
    解决办法:
    -减少电流脉冲数,使高频开关电源输出短路时触发反应脚的OCP,可以使开关动作敏捷中止作业,电流脉冲数将变少。这意味着短路发作时,反应脚的电压应该更快的上升。所以反应脚的电容不行太大。
    -减小峰值电流,
    8.空载.轻载高频开关电源输出纹波过大
    可能的原因及解决办法:
    -Vcc在空载或轻载时缺乏
    Vcc缺乏时,它表现为: 在发动电压(如12V)和关断电压(如8V)之间振动
    IC在周期较长的间歇作业,短时刻供给能量到高频开关电源输出,接着中止作业较长的时刻,使得电容存储的能量缺乏以坚持高频开关电源输出安稳,高频开关电源输出电压将会下降。
    解决办法:
    确保任何负载条件下,Vcc可以安稳供给。
    -Burst Mode时,间歇作业的频率太低
    此频率太低,高频开关电源输出电容的能量不能坚持安稳。
    解决办法:
    在满足待机功耗要求的条件下略微进步间歇作业的频率
    增大高频开关电源输出电容
    9.重载、容性负载不能发动
    现象:
    轻载可以发动,发动后也可以加重载,可是重载或大容性负载状况下不能发动。
    一般规划要求:
    不管重载仍是容性负载(如10000uF),输入电压最低仍是最低,20mS内,高频开关电源输出电压有必要上升到安稳值。
    原因及解决办法(确保Vcc在正常作业范围内的前提下):
    下面以容性负载C=10000uF为例进行剖析,
    按标准要求,有必要有满足的能量使高频开关电源输出在20mS内上升到安稳的高频开关电源输出电压(如5V)。
    E=0.5*C*V^2
    电容C越大,需求在20mS内从输入传输到高频开关电源输出的能量更大。
    高频开关电源调试时最常见的10大问题总结
    以芯片FSQ0170RNA为例如图所示,暗影部分总面积S就是所需的能量。要添加面积S,办法是:
    1.增大峰值电流限流点I_limit,可答应流过更大电感电流Id
    将与Pin4相接的电阻增大,从内部电流源Ifb分流更小,使作为电流约束参阅电压的PWM比较器正输入端的电压将上升,即答应更大的电流经过MOSFET/高频开关电源变压器,可以供给更大的能量。
    2.发动时,添加传递能量的时刻,即延伸Vfb的上升时刻(抵达OCP维护点前)。
    高频开关电源调试时最常见的10大问题总结
    对这款FSQ0170RNA芯片,电感电流操控是以Vfb为参阅电压的,Vfb电压的波形与电感电流的包络成正比。操控Vfb的上升时刻即可操控电感包络的上升时刻,即添加传递能量的时刻。
    IC的OCP功用是检测Vfb到达Vsd(如6V)完成的。所以要下降Vfb斜率,就可以延伸Vfb的上升时刻。
    高频开关电源输出电压未到达正常值时,如果反应脚电压Vfb现已上升到维护点,传递能量时刻不行。重载、容性负载发动时,高频开关电源输出电压建立较慢,加到光耦电压较低,经过光耦二极管的电流小,光耦光敏管高阻态(趋向关断)的时刻较长。IC内部电流源给与反应脚相接的电容充电较快,如果Vfb在这段时刻内上升到维护点(如6V),MOSFET将关断。高频开关电源输出不能到达正常值,发动失利。
    解决办法:使高频开关电源输出电压到达正常值时,反应脚电压Vfb依然小于维护点。使Vfb远离维护点而缓慢上升,或延伸反应脚Vfb上升到维护点的时刻,即下降Vfb的上升斜率,使高频开关电源输出有满足的时刻上升到正常值。
    A.增大反应电容(C9),可以将Vfb的上升斜率下降,如图所示,由D线变成A线。可是反应电容太大会影响正常作业状况,下降反应速度,使高频开关电源输出纹波变大。所以此电容不能改变太大。
    B.因为A办法有缺乏,将一个电容(C7)串连稳压管(D6,3.3V)并联到反应脚。此法不会影响正常作业,如B线所示,当Vfb<3.3V时,稳压管不会导通,分流。上升3.3V时,稳压管进入稳压状况,电容C7开端充电分流,减小后续Vfb的上升斜率。C。在431的K-A端并联一个电容(C11),高频开关电源发动时,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经过,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影响充电时刻,也就影响高频开关电源输出的上升时刻。
    留意点:
    1.添加反应脚电容(包含稳压管串电容),对解决超大容性负载问题作用较小。
    2.增大峰值电流限流点I_limit,一起也添加了稳态下的OCP点。需求在容性负载,输入最低状况下查看高频开关电源变压器是否会饱满。
    3.如果要坚持限流点,须使R10×C11更大,但在超大容性负载(10000uF)状况下,可能会添加5Vsb的上升时刻超越20mS。
    此法需求查看动态呼应是否受太大影响。
    4.431的偏置电阻R10太小,431并联的C11要更大。
    5.为了确保上升时刻,增大OCP点和增大R10×C11办法可能要一起运用。
    10.空载、轻载高频开关电源输出反跳
    现象:
    在高频开关电源输出空载或轻载时,封闭输入电压,高频开关电源输出(如5V)可能会呈现如下图所示的电压反跳的波形。
    高频开关电源调试时最常见的10大问题总结
    原因:
    输入关掉时,5V高频开关电源输出将会下降,Vcc也跟着下降,IC中止作业,可是空载或轻载时,巨大的PC高频开关电源大电容电压并不能快速下降,依然可以给高压发动脚供给较大的电流使得IC从头发动,5V又从头高频开关电源输出,反跳。
    解决办法:
    •在发动脚串入较大的限流电阻,使得大电容电压下降到依然比较高的时分也缺乏以供给满足的发动电流给IC。
    •将发动接到整流桥前,发动不受大电容电压影响。输入电压关断时,发动脚电压可以敏捷下降。

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