開關(guān)電源調(diào)試的常見問題及解決辦法

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)試會碰到的問題及解決辦法。

part 1 變壓器飽和現(xiàn)象

在高壓或低壓輸入下開機(包含輕載，重載，容性負(fù)載)，輸出短路，動態(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，當(dāng)出現(xiàn)此現(xiàn)象時，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比IC的最大限流點小;

4)沒有軟啟動。

解決辦法：

1)降低IC的限流點;

2)加強軟啟動，使通過變壓器的電流包絡(luò)更緩慢上升。

part 2 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，電源啟動或短路測試)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)管開通是存儲能量是產(chǎn)生這個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。

part 3 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，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)處于空氣流動暢順的地方，應(yīng)遠(yuǎn)離零件溫度太高的零件。

part 4 空載、輕載不能啟動

現(xiàn)象：

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

原因：

空載、輕載時，Vcc繞組的感應(yīng)電壓太低，而進(jìn)入反復(fù)重啟動狀態(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Vcc變得太高，請參照穩(wěn)定Vcc的辦法。

part 5 啟動后不能加重載

原因及解決辦法：

1)Vcc在重載時過高

重載時，Vcc繞組感應(yīng)電壓較高,使Vcc過高并達(dá)到IC的OVP點時，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將會損壞。

2)內(nèi)部限流被觸發(fā)

a.限流點太低

重載、容性負(fù)載時，如果限流點太低，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。

b.電流上升斜率太大

上升斜率太大，電流的峰值會更大，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。

part 6 待機輸入功率大

現(xiàn)象：

Vcc在空載、輕載時不足。這種情況會造成空載、輕載時輸入功率過高，輸出紋波過大。

原因：

輸入功率過高的原因是，Vcc不足時，IC進(jìn)入反復(fù)啟動狀態(tài)，頻繁的需要高壓給Vcc電容充電，造成起動電路損耗。如果啟動腳與高壓間串有電阻，此時電阻上功耗將較大，所以啟動電阻的功率等級要足夠。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。

part 7 短路功率過大

現(xiàn)象：

輸出短路時，輸入功率太大，Vds過高。

原因：

輸出短路時，重復(fù)脈沖多，同時開關(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過大的能量，開關(guān)管關(guān)斷時引起Vds高。輸出短路時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)動作立即停止

a、觸發(fā)反饋腳的OCP;

b、開關(guān)動作停止;

c、Vcc下降到IC關(guān)閉電壓;

d、Vcc重新上升到IC啟動電壓，而重新啟動。

2)觸發(fā)內(nèi)部限流

這種方式發(fā)生時，限制可占空比，依靠Vcc下降到UVLO下限而停止開關(guān)動作，而Vcc下降的時間較長，即開關(guān)動作維持較長時間，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)動作停止;

d、Vcc重新上升到IC啟動電壓，而重新啟動。

part 8 空載、輕載輸出反跳

現(xiàn)象：

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

原因：

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

解決方法：

在啟動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候也不足以提供足夠的啟動電流給IC。將啟動接到整流橋前,啟動不受大電容電壓影響。輸入電壓關(guān)斷時，啟動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)試的工程師會對它產(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。
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