1.變壓器飽和

變壓器飽和現象

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,通過(guò)變壓器(和開(kāi)關(guān)管)的電流呈非線(xiàn)性增長(cháng),當出現此現象時(shí),電流的峰值無(wú)法預知及控制,可能導致電流過(guò)應力和因此而產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)管過(guò)壓而損壞.

變壓器飽和時(shí)的電流波形

容易產(chǎn)生飽和的情況:

-變壓器感量太大

-圈數太少

-變壓器的飽和電流點(diǎn)比IC的最大限流點(diǎn)小

-沒(méi)有軟啟動(dòng)

解決辦法:

-降低IC的限流點(diǎn)

-加強軟啟動(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，電源啟動(dòng)或短路測試)下，Vds的最大值不應超過(guò)額定規格的90%

Vds降低的辦法

-減小平臺電壓：

-減小變壓器原副邊圈數比

-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)尖峰電壓的主要原因，減小漏感可以減小尖峰電壓

b.調整吸收電路:

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

-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，造成MOSFET的開(kāi)通、關(guān)斷電流與Vds的交叉面積大。

解決辦法是，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) 。

-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，應盡量增加銅箔的面積并上更多的焊錫

-IC周?chē)諝鉁囟忍?/span>

IC應處于空氣流動(dòng)暢順的地方，應遠離零件溫度太高的零件。

4.空載、輕載不能啟動(dòng)

現象：

空載、輕載不能啟動(dòng)，Vcc反復從啟動(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繞組的感應電壓太低，而進(jìn)入反復重啟動(dòng)狀態(tài)。

解決辦法：

增加Vcc繞組圈數，減小Vcc限流電阻，適當加上假負載。

如果增加Vcc繞組圈數，減小Vcc限流電阻后，重載時(shí)Vcc變得太高，請參照穩定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繞組感應電壓較高,使Vcc過(guò)高并達到IC的OVP點(diǎn)時(shí)，將觸發(fā)IC的過(guò)壓保護，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.內部限流被觸發(fā)

-限流點(diǎn)太低

重載、容性負載時(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)。

-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)內部限流保護。解決辦法是在不使變壓器飽和的前提下提高感量

6.待機輸入功率大

可能的原因及解決辦法：

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

調節反饋參數,使得反饋速度降低。

7.短路功率過(guò)大

現象:

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

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)

觸發(fā)內部限流

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(cháng)，即開(kāi)關(guān)動(dòng)作維持較長(cháng)時(shí)間，輸入功率將較大。

觸發(fā)內部限流，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:

-減少電流脈沖數,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，電流脈沖數將變少。這意味著(zhù)短路發(fā)生時(shí)，反饋腳的電壓應該更快的上升。所以反饋腳的電容不可太大。

-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：

-Vcc在空載或輕載時(shí)不足

Vcc不足時(shí)，它表現為: 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(cháng)的間歇工作，短時(shí)間提供能量到輸出，接著(zhù)停止工作較長(cháng)的時(shí)間，使得電容存儲的能量不足以維持輸出穩定，輸出電壓將會(huì )下降。

解決方法：

保證任何負載條件下，Vcc能夠穩定供給。

-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定。

解決辦法：

在滿(mǎn)足待機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、容性負載不能啟動(dòng)

現象：

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載情況下不能啟動(dòng)。

一般設計要求：

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穩定值。

原因及解決辦法(保證Vcc在正常工作范圍內的前提下)：

下面以容性負載C=10000uF為例進(jìn)行分析，

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

E=0.5*C*V^2

電容C越大，需要在20mS內從輸入傳輸到輸出的能量更大。

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(cháng)Vfb的上升時(shí)間(到達OCP保護點(diǎn)前)。

對這款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Vfb達到Vsd(如6V)實(shí)現的。所以要降低Vfb斜率，就可以延長(cháng)Vfb的上升時(shí)間。

輸出電壓未達到正常值時(shí)，如果反饋腳電壓Vfb已經(jīng)上升到保護點(diǎn)，傳遞能量時(shí)間不夠。重載、容性負載啟動(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(cháng)。IC內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)間內上升到保護點(diǎn)(如6V)，MOSFET將關(guān)斷。輸出不能達到正常值，啟動(dòng)失敗。

解決辦法：使輸出電壓達到正常值時(shí)，反饋腳電壓Vfb仍然小于保護點(diǎn)。使Vfb遠離保護點(diǎn)而緩慢上升，或延長(cháng)反饋腳Vfb上升到保護點(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(xiàn)變成A線(xiàn)。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(yíng)方法有不足，將一個(gè)電容(C7)串連穩壓管(D6，3.3V)并聯(lián)到反饋腳。此法不會(huì )影響正常工作，如B線(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)入穩壓狀態(tài)，電容C7開(kāi)始充電分流，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(xiàn)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(包括穩壓管串電容)，對解決超大容性負載問(wèn)題作用較小。

2.增大峰值電流限流點(diǎn)I_limit，同時(shí)也增加了穩態(tài)下的OCP點(diǎn)。需要在容性負載，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(zhù)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。