開(kāi)關(guān)電源首要是指運用各類(lèi)新型自關(guān)斷器材并經(jīng)過(guò)改換技能制成的高頻開(kāi)關(guān)式直流穩壓電源。開(kāi)關(guān)電源被譽(yù)為高效節能電源,它代表著(zhù)穩壓電源的發(fā)展方向,現已成為穩壓電源的主流產(chǎn)品。開(kāi)關(guān)電源已普遍運用在當時(shí)的各類(lèi)電子設備上,其單位功率密度也在不斷地進(jìn)步.高功率密度的定義從1991年的25w/in3、1994年36w/in3、1999年52w/in3、2001年96w/in3,目前已高達數百瓦每立方英寸.因為開(kāi)關(guān)電源中運用了大量的大功率半導體器材,如整流橋堆、大電流整流管、大功率三極管或場(chǎng)效應管等器材。下面來(lái)為大家介紹開(kāi)關(guān)電源調試時(shí)最常見(jiàn)的10大問(wèn)題。一起來(lái)看看吧!
開(kāi)關(guān)電源調試時(shí)最常見(jiàn)的10大問(wèn)題
一、變壓器飽滿(mǎn)
變壓器飽滿(mǎn)現象:在高壓或低壓輸入下開(kāi)機(包含輕載,重載,容性負載),輸出短路,動(dòng)態(tài)負載,高溫等情況下,經(jīng)過(guò)變壓器(和開(kāi)關(guān)管)的電流呈非線(xiàn)性增長(cháng),當呈現此現象時(shí),電流的峰值無(wú)法預知及操控,或許導致電流過(guò)應力和因此而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)管過(guò)壓而損壞。
1、簡(jiǎn)略產(chǎn)生飽滿(mǎn)的情況:
(1)變壓器感量太大;
(2)圈數太少;
(3)變壓器的飽滿(mǎn)電流點(diǎn)比IC的最大限流點(diǎn)??;
(4)沒(méi)有軟發(fā)動(dòng)。
2、處理辦法:
(1)下降IC的限流點(diǎn);
(2)加強軟發(fā)動(dòng),使經(jīng)過(guò)變壓器的電流包絡(luò )更緩慢上升。
二、Vds過(guò)高
1、Vds的應力要求:
最?lèi)毫訔l件(最高輸入電壓,負載最大,環(huán)境溫度最高,電源發(fā)動(dòng)或短路測試)下,Vds的最大值不應超越額定規格的90%
2、Vds下降的辦法:
(1)減小渠道電壓:減小變壓器原副邊圈數比;
(2)減小尖峰電壓:
a、減小漏感:
變壓器漏感在開(kāi)關(guān)管開(kāi)通是存儲能量是產(chǎn)生這個(gè)尖峰電壓的首要原因,減小漏感可以減小尖峰電壓。
b、調整吸收電路:
①運用TVS管;
②運用較慢速的二極管,其本身可以吸收必定的能量(尖峰);
③刺進(jìn)阻尼電阻可以使得波形愈加平滑,利于減小EMI。
三、IC溫度過(guò)高
原因及處理辦法:
1、內部的MOSFET損耗太大:
開(kāi)關(guān)損耗太大,變壓器的寄生電容太大,形成MOSFET的開(kāi)通、關(guān)斷電流與Vds的穿插面積大。處理辦法:添加變壓器繞組的距離,以減小層間電容,好像繞組分多層繞制時(shí),層間加入一層絕緣膠帶(層間絕緣)。
2、散熱不良:
IC的很大一部分熱量依靠引腳導到PCB及其上的銅箔,應盡量添加銅箔的面積并上更多的焊錫
3、IC周?chē)諝鉁囟忍撸?/span>
IC應處于空氣流動(dòng)暢順的當地,應遠離零件溫度太高的零件。
四、空載、輕載不能發(fā)動(dòng)
1、現象:
空載、輕載不能發(fā)動(dòng),Vcc重復從發(fā)動(dòng)電壓和關(guān)斷電壓來(lái)回跳動(dòng)。
2、原因:
空載、輕載時(shí),Vcc繞組的感應電壓太低,而進(jìn)入重復重發(fā)動(dòng)狀況。
3、處理辦法:
添加Vcc繞組圈數,減小Vcc限流電阻,恰當加上假負載。假如添加Vcc繞組圈數,減小Vcc限流電阻后,重載時(shí)Vcc變得太高,請參照安穩Vcc的辦法。
五、發(fā)動(dòng)后不能加重載
原因及處理辦法:
1、Vcc在重載時(shí)過(guò)高
重載時(shí),Vcc繞組感應電壓較高,使Vcc過(guò)高并到達IC的OVP點(diǎn)時(shí),將觸發(fā)IC的過(guò)壓維護,引起無(wú)輸出。假如電壓進(jìn)一步升高,超越IC的承受能力,IC將會(huì )損壞。
2、內部限流被觸發(fā)
a、限流點(diǎn)太低
重載、容性負載時(shí),假如限流點(diǎn)太低,流過(guò)MOSFET的電流被約束而缺乏,使得輸出缺乏。處理辦法是增大限流腳電阻,進(jìn)步限流點(diǎn)。
b、電流上升斜率太大
上升斜率太大,電流的峰值會(huì )更大,簡(jiǎn)略觸發(fā)內部限流維護。處理辦法是在不使變壓器飽滿(mǎn)的前提下進(jìn)步感量。
六、待機輸入功率大
1、現象:
Vcc在空載、輕載時(shí)缺乏。這種情況會(huì )形成空載、輕載時(shí)輸入功率過(guò)高,輸出紋波過(guò)大。
2、原因:
輸入功率過(guò)高的原因是,Vcc缺乏時(shí),IC進(jìn)入重復發(fā)動(dòng)狀況,頻繁的需求高壓給Vcc電容充電,形成起動(dòng)電路損耗。假如發(fā)動(dòng)腳與高壓間串有電阻,此刻電阻上功耗將較大,所以發(fā)動(dòng)電阻的功率等級要足夠。電源IC未進(jìn)入BurstMode或現已進(jìn)入BurstMode,但Burst頻率太高,開(kāi)關(guān)次數太多,開(kāi)關(guān)損耗過(guò)大。
3、處理辦法:
調理反應參數,使得反應速度下降。
七、短路功率過(guò)大
1、現象:
輸出短路時(shí),輸入功率太大,Vds過(guò)高。
2、原因:
輸出短路時(shí),重復脈沖多,一起開(kāi)關(guān)管電流峰值很大,形成輸入功率太大過(guò)大的開(kāi)關(guān)管電流在漏感上存儲過(guò)大的能量,開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)引起Vds高。輸出短路時(shí)有兩種或許引起開(kāi)關(guān)管中止作業(yè):
(1)觸發(fā)OCP這種辦法可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作當即中止
a、觸發(fā)反應腳的OCP;
b、開(kāi)關(guān)動(dòng)作中止;
c、Vcc下降到IC封閉電壓;
d、Vcc從頭上升到IC發(fā)動(dòng)電壓,而從頭發(fā)動(dòng)。
(2)觸發(fā)內部限流
這種辦法產(chǎn)生時(shí),約束可占空比,依靠Vcc下降到UVLO下限而中止開(kāi)關(guān)動(dòng)作,而Vcc下降的時(shí)刻較長(cháng),即開(kāi)關(guān)動(dòng)作堅持較長(cháng)時(shí)刻,輸入功率將較大。
a、觸發(fā)內部限流,占空比受限;
b、Vcc下降到IC封閉電壓;
c、開(kāi)關(guān)動(dòng)作中止;
d、Vcc從頭上升到IC發(fā)動(dòng)電壓,而從頭發(fā)動(dòng)。
3、處理辦法:
(1)削減電流脈沖數,使輸出短路時(shí)觸發(fā)反應腳的OCP,可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作敏捷中止作業(yè),電流脈沖數將變少。這意味著(zhù)短路產(chǎn)生時(shí),反應腳的電壓應該更快的上升。所以反應腳的電容不行太大;
(2)減小峰值電流。
八、空載,輕載輸出紋波過(guò)大
1、現象:
Vcc在空載或輕載時(shí)缺乏。
(1)原因:
Vcc缺乏時(shí),在發(fā)動(dòng)電壓(如12V)和關(guān)斷電壓(如8V)之間振動(dòng)IC在周期較長(cháng)的間歇作業(yè),短時(shí)刻供給能量到輸出,接著(zhù)中止作業(yè)較長(cháng)的時(shí)刻,使得電容存儲的能量缺乏以堅持輸出安穩,輸出電壓將會(huì )下降。
(2)處理辦法:
確保任何負載條件下,Vcc可以安穩供應。
2、現象:
BurstMode時(shí),間歇作業(yè)的頻率太低,此頻率太低,輸出電容的能量不能堅持安穩。
處理辦法:
在滿(mǎn)足待機功耗要求的條件下稍微進(jìn)步間歇作業(yè)的頻率,增大輸出電容。
九、重載、容性負載不能發(fā)動(dòng)
1、現象:
輕載可以發(fā)動(dòng),發(fā)動(dòng)后也可以加重載,可是重載或大容性負載情況下不能發(fā)動(dòng)。
2、一般規劃要求:
無(wú)論重載還是容性負載(如10000uF),輸入電壓最低還是最低,20mS內,輸出電壓必須上升到安穩值。
3、原因及處理辦法(確保Vcc在正常作業(yè)規模內的前提下):
下面以容性負載C=10000uF為例進(jìn)行剖析,按規格要求,必須有足夠的能量使輸出在20mS內上升到安穩的輸出電壓(如5V)。
E=0.5*C*V^2
電容C越大,需求在20mS內從輸入傳輸到輸出的能量更大。
以芯片FSQ0170RNA為例陰影部分總面積S便是所需的能量。要添加面積S,辦法是:
(1)增大峰值電流限流點(diǎn)I_limit,可答應流過(guò)更大電感電流Id:將與Pin4相接的電阻增大,從內部電流源Ifb分流更小,使作為電流約束參考電壓的PWM比較器正輸入端的電壓將上升,即答應更大的電流轉過(guò)MOSFET/變壓器,可以供給更大的能量。
(2)發(fā)動(dòng)時(shí),添加傳遞能量的時(shí)刻,即延伸Vfb的上升時(shí)刻(抵達OCP維護點(diǎn)前)。
對這款FSQ0170RNA芯片,電感電流操控是以Vfb為參考電壓的,Vfb電壓的波形與電感電流的包絡(luò )成正比。操控Vfb的上升時(shí)刻即可操控電感包絡(luò )的上升時(shí)刻,即添加傳遞能量的時(shí)刻。IC的OCP功能是檢測Vfb到達Vsd(如6V)完成的。所以要下降Vfb斜率,就可以延伸Vfb的上升時(shí)刻。輸出電壓未到達正常值時(shí),假如反應腳電壓Vfb現已上升到維護點(diǎn),傳遞能量時(shí)刻不夠。重載、容性負載發(fā)動(dòng)時(shí),輸出電壓樹(shù)立較慢,加到光耦電壓較低,經(jīng)過(guò)光耦二極管的電流小,光耦光敏管高阻態(tài)(趨向關(guān)斷)的時(shí)刻較長(cháng)。IC內部電流源給與反應腳相接的電容充電較快,假如Vfb在這段時(shí)刻內上升到維護點(diǎn)(如6V),MOSFET將關(guān)斷。輸出不能到達正常值,發(fā)動(dòng)失利。
處理辦法:
使輸出電壓到達正常值時(shí),反應腳電壓Vfb依然小于維護點(diǎn)。使Vfb遠離維護點(diǎn)而緩慢上升,或延伸反應腳Vfb上升到維護點(diǎn)的時(shí)刻,即下降Vfb的上升斜率,使輸出有足夠的時(shí)刻上升到正常值。
A、增大反應電容(C9),可以將Vfb的上升斜率下降,如圖所示,由D線(xiàn)變成A線(xiàn)??墒欠磻娙萏髸?huì )影響正常作業(yè)狀況,下降反應速度,使輸出紋波變大。所以此電容不能變化太大。
B、因為A辦法有缺乏,將一個(gè)電容(C7)串連穩壓管(D6,3.3V)并聯(lián)到反應腳。此法不會(huì )影響正常作業(yè),如B線(xiàn)所示,當Vfb<3.3V時(shí),穩壓管不會(huì )導通,分流。上升3.3V時(shí),穩壓管進(jìn)入穩壓狀況,電容C7開(kāi)端充電分流,減小后續Vfb的上升斜率。C。在431的K-A端并聯(lián)一個(gè)電容(C11),電源發(fā)動(dòng)時(shí),C11電壓較低,并由光耦二極管和431的偏置電阻R10進(jìn)行充電。這樣光耦就有較大電流轉過(guò),使光耦光敏管阻抗較低而分流,Vfb將緩慢上升,如C線(xiàn)所示。R10×C11影響充電時(shí)刻,也就影響輸出的上升時(shí)刻。
注意點(diǎn):
①添加反應腳電容(包含穩壓管串電容),對處理超大容性負載問(wèn)題效果較??;
②增大峰值電流限流點(diǎn)I_limit,一起也添加了穩態(tài)下的OCP點(diǎn)。需求在容性負載,輸入最低情況下查看變壓器是否會(huì )飽滿(mǎn);
③假如要堅持限流點(diǎn),須使R10×C11更大,但在超大容性負載(10000uF)情況下,或許會(huì )添加5Vsb的上升時(shí)刻超越20mS,此法需求查看動(dòng)態(tài)呼應是否受太大影響;
④431的偏置電阻R10太小,431并聯(lián)的C11要更大;
⑤為了確保上升時(shí)刻,增大OCP點(diǎn)和增大R10×C11辦法或許要一起運用。
十、空載、輕載輸出反跳
1、現象:
在輸出空載或輕載時(shí),封閉輸入電壓,輸出(如5V)或許會(huì )呈現如下圖所示的電壓反跳的波形。
2、原因:
輸入關(guān)掉時(shí),5V輸出將會(huì )下降,Vcc也跟著(zhù)下降,IC中止作業(yè),可是空載或輕載時(shí),巨大的PC電源大電容電壓并不能快速下降,依然可以給高壓發(fā)動(dòng)腳供給較大的電流使得IC從頭發(fā)動(dòng),5V又從頭輸出,反跳。
3、處理辦法:
在發(fā)動(dòng)腳串入較大的限流電阻,使得大電容電壓下降到依然比較高的時(shí)候也缺乏以供給足夠的發(fā)動(dòng)電流給IC。將發(fā)動(dòng)接到整流橋前,發(fā)動(dòng)不受大電容電壓影響。輸入電壓關(guān)斷時(shí),發(fā)動(dòng)腳電壓可以敏捷下降。
上述是開(kāi)關(guān)電源調試時(shí)最常見(jiàn)的10大問(wèn)題?,F如今,開(kāi)關(guān)電源運用越來(lái)越廣泛,高頻化是目前開(kāi)關(guān)電源技能發(fā)展的首要方向之一,也是高頻開(kāi)關(guān)整流器發(fā)展的首要趨勢之一。但隨著(zhù)開(kāi)關(guān)頻率的進(jìn)步,功率器材的開(kāi)關(guān)損耗將成比例地添加。所以在開(kāi)關(guān)頗率較高時(shí),需采取非常有效的“軟化”辦法,盡或許下降器材的開(kāi)關(guān)損耗。目前比較盛行的辦法是采用有源軟開(kāi)關(guān)技能,如諧振技能、準諧振(或多諧振)技能、ZCS-PWM(或ZVS-PWM)技能及ZCT-PWM(或ZVT-PWM)技能等。另一種較實(shí)用的辦法是采用無(wú)源無(wú)耗軟開(kāi)關(guān)技能,即采用無(wú)源器材(L,C,D等)構成獨特的(專(zhuān)利的)電路網(wǎng)絡(luò ),對功率開(kāi)關(guān)完成無(wú)損耗級沖。