開(kāi)電源調(diào)試中常見(jiàn)的十大問(wèn)題及解決方法

1. 變壓器飽和

變壓器飽和現(xiàn)象：

在高壓或低壓輸入下開(kāi)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(guò)變壓器(和開(kāi)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(wú)法預(yù)知及控制,可能導(dǎo)致電流過(guò)應(yīng)力和因此而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)管過(guò)壓而損壞。

變壓器飽和時(shí)的電流波形

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)小

④ 沒(méi)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(guò)變壓器的電流包絡(luò)更緩慢上升

2. Vds過(guò)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(guò)額定規(guī)格的90％。

Vds降低的辦法：

①減小平臺(tái)電壓

②減小變壓器原副邊圈數(shù)比

③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(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：

? 使用TVS管

? 使用較慢速的二極管，其本身可以吸收一定的能量（尖峰）

? 插入阻尼電阻可以使得波形更加平滑，利于減小EMI

3. IC 溫度過(guò)高

IC溫度過(guò)高的原因及解決辦法：

① 內(nèi)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，造成MOSFET的開(kāi)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。

4. 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(lái)回跳動(dòng)。

原因及解決辦法：

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。

5. 啟動(dòng)后不能加重載

可能的原因及解決辦法：

1.Vcc在重載時(shí)過(guò)高

重載時(shí)，Vcc繞組感應(yīng)電壓較高,使Vcc過(guò)高并達(dá)到IC的OVP點(diǎn)時(shí)，將觸發(fā)IC的過(guò)壓保護(hù)，引起無(wú)輸出。

如果電壓進(jìn)一步升高，超過(guò)IC的承受能力，IC將會(huì)損壞。

2.內(nèi)部限流被觸發(fā)

① 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(guò)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)。

② 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。

6. 待機(jī)輸入功率大

可能的原因及解決辦法：

① 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(guò)高，輸出紋波過(guò)大。

輸入功率過(guò)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。

② 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(kāi)關(guān)次數(shù)太多,開(kāi)關(guān)損耗過(guò)大。

調(diào)節(jié)反饋參數(shù),使得反饋速度降低。

7. 短路功率過(guò)大

現(xiàn)象：

輸出短路時(shí),輸入功率太大,Vds過(guò)高

原因：

輸出短路時(shí),重復(fù)脈沖多，同時(shí)開(kāi)關(guān)管電流峰值很大,造成輸入功率太大過(guò)大的開(kāi)關(guān)管電流在漏感上存儲(chǔ)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)有兩種可能引起開(kāi)關(guān)管停止工作：

① 觸發(fā)OCP這種方式可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作立即停止。

?觸發(fā)反饋腳的OCP

?開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止

?Vcc下降到IC關(guān)閉電壓

?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(kāi)關(guān)動(dòng)作，而Vcc下降的時(shí)間較長(zhǎng)，即開(kāi)關(guān)動(dòng)作維持較長(zhǎng)時(shí)間，輸入功率將較大。

?觸發(fā)內(nèi)部限流，占空比受限

?Vcc下降到IC關(guān)閉電壓

?開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止

?Vcc重新上升到IC啟動(dòng)電壓,而重新啟動(dòng)

解決辦法：

① 減少電流脈沖數(shù),使輸出短路時(shí)觸發(fā)反饋腳的OCP，可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作迅速停止工作，電流脈沖數(shù)將變少。這意味著短路發(fā)生時(shí)，反饋腳的電壓應(yīng)該更快的上升。所以反饋腳的電容不可太大。

② 減小峰值電流。

8. 空載、輕載輸出紋波過(guò)大

可能的原因及解決辦法：

① Vcc在空載或輕載時(shí)不足

Vcc不足時(shí)，它表現(xiàn)為: 在啟動(dòng)電壓(如12V)和關(guān)斷電壓(如8V)之間振蕩。

IC在周期較長(zhǎng)的間歇工作，短時(shí)間提供能量到輸出，接著停止工作較長(zhǎng)的時(shí)間，使得電容存儲(chǔ)的能量不足以維持輸出穩(wěn)定，輸出電壓將會(huì)下降。

解決方法：

保證任何負(fù)載條件下，Vcc能夠穩(wěn)定供給。

② Burst Mode時(shí)，間歇工作的頻率太低

此頻率太低，輸出電容的能量不能維持穩(wěn)定。

解決辦法：

在滿足待機(jī)功耗要求的條件下稍微提高間歇工作的頻率

增大輸出電容

9. 重載、容性負(fù)載不能啟動(dòng)

現(xiàn)象：

輕載能夠啟動(dòng)，啟動(dòng)后也能夠加重載，但是重載或大容性負(fù)載情況下不能啟動(dòng)。

一般設(shè)計(jì)要求：

無(wú)論重載還是容性負(fù)載（如10000uF），輸入電壓最低還是最低，20mS內(nèi)，輸出電壓必須上升到穩(wěn)定值。

原因及解決辦法（保證Vcc在正常工作范圍內(nèi)的前提下）：

下面以容性負(fù)載C=10000uF為例進(jìn)行分析，

按規(guī)格要求，必須有足夠的能量使輸出在20mS內(nèi)上升到穩(wěn)定的輸出電壓（如5V）。

E＝0.5*C*V^2

電容C越大，需要在20mS內(nèi)從輸入傳輸?shù)捷敵龅哪芰扛蟆?/p>

以芯片FSQ0170RNA為例如圖所示，陰影部分總面積S就是所需的能量。要增加面積S，辦法是：

1.增大峰值電流限流點(diǎn)I_limit，可允許流過(guò)更大電感電流Id

將與Pin4相接的電阻增大，從內(nèi)部電流源Ifb分流更小，使作為電流限制參考電壓的PWM比較器正輸入端的電壓將上升，即允許更大的電流通過(guò)MOSFET/變壓器，可以提供更大的能量。

2.啟動(dòng)時(shí)，增加傳遞能量的時(shí)間，即延長(zhǎng)Vfb的上升時(shí)間（到達(dá)OCP保護(hù)點(diǎn)前）。

對(duì)這款FSQ0170RNA芯片,電感電流控制是以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?？刂芕fb的上升時(shí)間即可控制電感包絡(luò)的上升時(shí)間，即增加傳遞能量的時(shí)間。

IC的OCP功能是檢測(cè)Vfb達(dá)到Vsd（如6V）實(shí)現(xiàn)的。所以要降低Vfb斜率，就可以延長(zhǎng)Vfb的上升時(shí)間。

輸出電壓未達(dá)到正常值時(shí)，如果反饋腳電壓Vfb已經(jīng)上升到保護(hù)點(diǎn)，傳遞能量時(shí)間不夠。重載、容性負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，輸出電壓建立較慢，加到光耦電壓較低，通過(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)間較長(zhǎng)。IC內(nèi)部電流源給與反饋腳相接的電容充電較快，如果Vfb在這段時(shí)間內(nèi)上升到保護(hù)點(diǎn)（如6V），MOSFET將關(guān)斷。輸出不能達(dá)到正常值，啟動(dòng)失敗。

解決辦法：使輸出電壓達(dá)到正常值時(shí)，反饋腳電壓Vfb仍然小于保護(hù)點(diǎn)。使Vfb遠(yuǎn)離保護(hù)點(diǎn)而緩慢上升，或延長(zhǎng)反饋腳Vfb上升到保護(hù)點(diǎn)的時(shí)間，即降低Vfb的上升斜率，使輸出有足夠的時(shí)間上升到正常值。

A.增大反饋電容（C9），可以將Vfb的上升斜率降低，如圖所示，由D線變成A線。但是反饋電容太大會(huì)影響正常工作狀態(tài)，降低反饋速度，使輸出紋波變大。所以此電容不能變化太大。

B.由于A方法有不足，將一個(gè)電容（C7）串連穩(wěn)壓管（D6，3.3V）并聯(lián)到反饋腳。此法不會(huì)影響正常工作，如B線所示，當(dāng)Vfb<3.3V時(shí)，穩(wěn)壓管不會(huì)導(dǎo)通，分流。上升3.3V時(shí)，穩(wěn)壓管進(jìn)入穩(wěn)壓狀態(tài)，電容C7開(kāi)始充電分流，減小后續(xù)Vfb的上升斜率。C。在431的K－A端并聯(lián)一個(gè)電容（C11），電源啟動(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通過(guò)，使光耦光敏管阻抗較低而分流，Vfb將緩慢上升，如C線所示。R10×C11影響充電時(shí)間，也就影響輸出的上升時(shí)間。

注意點(diǎn)：

1.增加反饋腳電容（包括穩(wěn)壓管串電容），對(duì)解決超大容性負(fù)載問(wèn)題作用較小。

2.增大峰值電流限流點(diǎn)I_limit，同時(shí)也增加了穩(wěn)態(tài)下的OCP點(diǎn)。需要在容性負(fù)載，輸入最低情況下檢查變壓器是否會(huì)飽和。

3.如果要保持限流點(diǎn)，須使R10×C11更大，但在超大容性負(fù)載（10000uF）情況下，可能會(huì)增加5Vsb的上升時(shí)間超過(guò)20mS。

此法需要檢查動(dòng)態(tài)響應(yīng)是否受太大影響。

4.431的偏置電阻R10太小，431并聯(lián)的C11要更大。

5.為了保證上升時(shí)間，增大OCP點(diǎn)和增大R10×C11方法可能要同時(shí)使用。

10. 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。

原文標(biāo)題：開(kāi)電源調(diào)試中常見(jiàn)的十大問(wèn)題，終于找到解決方法了！

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責(zé)任編輯：haq