真的很容易解決！開關(guān)電源調(diào)試中經(jīng)常困擾工程師的幾個(gè)問題

時(shí)間：2020-12-09 14:31:00

關(guān)鍵字：電壓電流開關(guān)電源

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[導(dǎo)讀]開關(guān)電源，又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，例如個(gè)人電腦，而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。下面我來介紹幾種開關(guān)電源調(diào)試會(huì)碰到的問題及解決辦法。

開關(guān)電源，又稱交換式電源、開關(guān)變換器，是一種高頻化電能轉(zhuǎn)換裝置，是電源供應(yīng)器的一種。其功能是將一個(gè)位準(zhǔn)的電壓，透過不同形式的架構(gòu)轉(zhuǎn)換為用戶端所需求的電壓或電流。開關(guān)電源的輸入多半是交流電源（例如市電）或是直流電源，而輸出多半是需要直流電源的設(shè)備，例如個(gè)人電腦，而開關(guān)電源就進(jìn)行兩者之間電壓及電流的轉(zhuǎn)換。下面我來介紹幾種開關(guān)電源調(diào)試會(huì)碰到的問題及解決辦法。

變壓器飽和現(xiàn)象

在高壓或低壓輸入下開機(jī)(包含輕載，重載，容性負(fù)載)，輸出短路，動(dòng)態(tài)負(fù)載，高溫等情況下，通過變壓器(和開關(guān)管)的電流呈非線性增長(zhǎng)，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象時(shí)，電流的峰值無法預(yù)知及控制，可能導(dǎo)致電流過應(yīng)力和因此而產(chǎn)生的開關(guān)管過壓而損壞。

容易產(chǎn)生飽和的情況：

?1）變壓器感量太大；
?2）圈數(shù)太少；
?3）變壓器的飽和電流點(diǎn)比IC的最大限流點(diǎn)??；
?4）沒有軟啟動(dòng)。

解決辦法：
?1）降低IC的限流點(diǎn)；
?2）加強(qiáng)軟啟動(dòng)，使通過變壓器的電流包絡(luò)更緩慢上升。

Vds過高

Vds的應(yīng)力要求：

最惡劣條件(最高輸入電壓，負(fù)載最大，環(huán)境溫度最高，電源啟動(dòng)或短路測(cè)試)下，Vds的最大值不應(yīng)超過額定規(guī)格的90%。

Vds降低的辦法：

1）減小平臺(tái)電壓：減小變壓器原副邊圈數(shù)比；
2）減小尖峰電壓：

a.減小漏感，變壓器漏感在開關(guān)管開通是存儲(chǔ)能量是產(chǎn)生這個(gè)尖峰電壓的主要原因，減小漏感可以減小尖峰電壓；
b.調(diào)整吸收電路：

① 使用TVS管；
② 使用較慢速的二極管，其本身可以吸收一定的能量(尖峰)；
③ 插入阻尼電阻可以使得波形更加平滑，利于減小EMI。

IC溫度過高

原因及解決辦法：
1）內(nèi)部的MOSFET損耗太大：
開關(guān)損耗太大，變壓器的寄生電容太大，造成MOSFET的開通、關(guān)斷電流與Vds的交叉面積大。解決辦法：增加變壓器繞組的距離，以減小層間電容，如同繞組分多層繞制時(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(dǎo)到PCB及其上的銅箔，應(yīng)盡量增加銅箔的面積并上更多的焊錫
3）IC周圍空氣溫度太高：
IC應(yīng)處于空氣流動(dòng)暢順的地方，應(yīng)遠(yuǎn)離零件溫度太高的零件。

空載、輕載不能啟動(dòng)

現(xiàn)象：
空載、輕載不能啟動(dòng)，Vcc反復(fù)從啟動(dòng)電壓和關(guān)斷電壓來回跳動(dòng)。

原因：

空載、輕載時(shí)，Vcc繞組的感應(yīng)電壓太低，而進(jìn)入反復(fù)重啟動(dòng)狀態(tài)。

解決辦法：

增加Vcc繞組圈數(shù)，減小Vcc限流電阻，適當(dāng)加上假負(fù)載。如果增加Vcc繞組圈數(shù)，減小Vcc限流電阻后，重載時(shí)Vcc變得太高，請(qǐng)參照穩(wěn)定Vcc的辦法。

啟動(dòng)后不能加重載

原因及解決辦法：

1）Vcc在重載時(shí)過高
重載時(shí)，Vcc繞組感應(yīng)電壓較高,使Vcc過高并達(dá)到IC的OVP點(diǎn)時(shí)，將觸發(fā)IC的過壓保護(hù)，引起無輸出。如果電壓進(jìn)一步升高，超過IC的承受能力，IC將會(huì)損壞。

2）內(nèi)部限流被觸發(fā)
a.限流點(diǎn)太低
重載、容性負(fù)載時(shí)，如果限流點(diǎn)太低，流過MOSFET的電流被限制而不足，使得輸出不足。解決辦法是增大限流腳電阻，提高限流點(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，容易觸發(fā)內(nèi)部限流保護(hù)。解決辦法是在不使變壓器飽和的前提下提高感量。

待機(jī)輸入功率大

現(xiàn)象：
Vcc在空載、輕載時(shí)不足。這種情況會(huì)造成空載、輕載時(shí)輸入功率過高，輸出紋波過大。

原因：

輸入功率過高的原因是，Vcc不足時(shí)，IC進(jìn)入反復(fù)啟動(dòng)狀態(tài)，頻繁的需要高壓給Vcc電容充電，造成起動(dòng)電路損耗。如果啟動(dòng)腳與高壓間串有電阻，此時(shí)電阻上功耗將較大，所以啟動(dòng)電阻的功率等級(jí)要足夠。電源IC未進(jìn)入Burst Mode或已經(jīng)進(jìn)入Burst Mode，但Burst 頻率太高，開關(guān)次數(shù)太多，開關(guān)損耗過大。

解決辦法：
調(diào)節(jié)反饋參數(shù)，使得反饋速度降低。

短路功率過大

現(xiàn)象：
輸出短路時(shí)，輸入功率太大，Vds過高。

原因：
輸出短路時(shí)，重復(fù)脈沖多，同時(shí)開關(guān)管電流峰值很大，造成輸入功率太大過大的開關(guān)管電流在漏感上存儲(chǔ)過大的能量，開關(guān)管關(guān)斷時(shí)引起Vds高。輸出短路時(shí)有兩種可能引起開關(guān)管停止工作：
1）觸發(fā)OCP這種方式可以使開關(guān)動(dòng)作立即停止
a.觸發(fā)反饋腳的OCP；
b.開關(guān)動(dòng)作停止；
c.Vcc下降到IC關(guān)閉電壓；
d.Vcc重新上升到IC啟動(dòng)電壓，而重新啟動(dòng)。

2）觸發(fā)內(nèi)部限流
這種方式發(fā)生時(shí)，限制可占空比，依靠Vcc下降到UVLO下限而停止開關(guān)動(dòng)作，而Vcc下降的時(shí)間較長(zhǎng)，即開關(guān)動(dòng)作維持較長(zhǎng)時(shí)間，輸入功率將較大。
a.觸發(fā)內(nèi)部限流，占空比受限；
b.Vcc下降到IC關(guān)閉電壓；
c.開關(guān)動(dòng)作停止；
d.Vcc重新上升到IC啟動(dòng)電壓，而重新啟動(dòng)。

空載、輕載輸出反跳

現(xiàn)象：

在輸出空載或輕載時(shí)，關(guān)閉輸入電壓，輸出(如5V)可能會(huì)出現(xiàn)如下圖所示的電壓反跳的波形。

原因：
輸入關(guān)掉時(shí)，5V輸出將會(huì)下降，Vcc也跟著下降，IC停止工作，但是空載或輕載時(shí)，巨大的PC電源大電容電壓并不能快速下降，仍然能夠給高壓?jiǎn)?dòng)腳提供較大的電流使得IC重新啟動(dòng)，5V又重新輸出，反跳。

解決方法：

在啟動(dòng)腳串入較大的限流電阻，使得大電容電壓下降到仍然比較高的時(shí)候也不足以提供足夠的啟動(dòng)電流給IC。將啟動(dòng)接到整流橋前,啟動(dòng)不受大電容電壓影響。輸入電壓關(guān)斷時(shí)，啟動(dòng)腳電壓能夠迅速下降。（以上刪減了一些）

很多未進(jìn)行過開關(guān)電源調(diào)試的工程師會(huì)對(duì)它產(chǎn)生一定的畏懼心理，比如擔(dān)心開關(guān)電源的干擾問題，開關(guān)電源的各種異?，F(xiàn)象等。其實(shí)只要了解了，一步步排除問題，開關(guān)電源調(diào)試還是非常方便的。

END

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