分享一(yi)個用(yong)OB2710 反激控(kong)制芯片搭建(jian)的(de)100-265V輸(shu)入(ru) 24V 2.5A輸(shu)出(chu)的(de)開(kai)關電源(yuan)項(xiang)目(mu)。由于芯片主控(kong)頻率比(bi)較高,且能在不(bu)同(tong)(tong)條件(jian)下(xia)切換(huan)QR/CCM模(mo)式,在寬電壓(ya)的(de)輸(shu)入(ru)條件(jian)下(xia)盡可能的(de)減小變壓(ya)器體積。同(tong)(tong)時除了相關計算我(wo)也會分享自己設計時的(de)思考過程,如果(guo)有不(bu)對或者不(bu)合理的(de)地方也歡迎大家提出(chu)建(jian)議(yi)。
/*內(nei)容大綱*/
- Part.1 項目的由來
- Part.2 產品規格
- Part.3 主控芯片的選擇
- Part.4 電路設計過程與思路
- Part.5 噪聲問題
- Part.6 VCC繞組的問題
- Part.7 開機時的注意事項
我(wo)比(bi)較懶,資料沒有整理(li)的非(fei)常好。如果需(xu)要BOM,PCB,原理(li)圖,計算表格的朋(peng)友(you)可以評論留言,我(wo)后(hou)續(xu)會上傳資料給大家(jia)。
/*Part.1 項目的由來*/
我們公(gong)司之前主(zhu)營產品(pin)(pin)為LED照明,多年(nian)給國(guo)(guo)外(wai)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)ODM。產品(pin)(pin)主(zhu)要用(yong)于(yu)DALI,KNX智(zhi)能(neng)系統(tong)中(zhong),專(zhuan)門針(zhen)對(dui)(dui)恒壓(ya)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)。多年(nian)給國(guo)(guo)外(wai)品(pin)(pin)牌(pai)(pai)ODM過(guo)程中(zhong),常(chang)常(chang)被客訴(su)產品(pin)(pin)在(zai)(zai)使(shi)用(yong)中(zhong)損壞,通過(guo)對(dui)(dui)失效(xiao)產品(pin)(pin)的(de)分(fen)析,發現基本上是(shi)被過(guo)高的(de)輸入(ru)尖峰電(dian)壓(ya)擊(ji)穿(chuan)。客戶(hu)希望我們能(neng)做到不管用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)何(he)等(deng)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)源,控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)都(dou)能(neng)正常(chang)工作的(de)LED燈(deng)。可是(shi)市場上的(de)很多產品(pin)(pin)的(de)設(she)計并不一(yi)定(ding)非常(chang)規范,用(yong)負載的(de)高性(xing)能(neng)來(lai)面對(dui)(dui)供(gong)電(dian)和(he)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)設(she)備的(de)差異性(xing),無論在(zai)(zai)成(cheng)本上還是(shi)在(zai)(zai)效(xiao)果上都(dou)不一(yi)定(ding)是(shi)最優(you)解,所以我們決定(ding)自己針(zhen)對(dui)(dui)斬波調(diao)光方式設(she)計對(dui)(dui)應(ying)的(de)電(dian)源,控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)器(qi)(qi)(qi)和(he)LED來(lai)實現效(xiao)果最優(you)。
/*Part.2 產品規(gui)格*/
作為低(di)壓產品,24V DC供電(dian)(dian)(dian)(dian)是智能(neng)(neng)(neng)照明市(shi)場主(zhu)流,并且(qie)智能(neng)(neng)(neng)家(jia)居主(zhu)控大家(jia)一般希望(wang)能(neng)(neng)(neng)統一放置在配電(dian)(dian)(dian)(dian)柜中(zhong)統一管理(li),但是低(di)壓供電(dian)(dian)(dian)(dian)又存在遠距離(li)供電(dian)(dian)(dian)(dian)壓降的問題,使得最終(zhong)到達負載時的電(dian)(dian)(dian)(dian)壓不足24V,帶(dai)來亮度(du)的不一致。為此產品需(xu)要添(tian)加帶(dai)有輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓范圍可(ke)調(diao)的功(gong)能(neng)(neng)(neng),本例中(zhong)選用可(ke)調(diao)電(dian)(dian)(dian)(dian)阻調(diao)節輸(shu)出的方式(shi),方便用戶安(an)裝后進(jin)行調(diao)試(shi)。
關于輸入電壓(ya),一(yi)(yi)般歐洲(zhou)的(de)電壓(ya)為230Vac, 設(she)計(ji)時只需要考(kao)慮歐洲(zhou)的(de)電壓(ya)范圍即(ji)可(ke),但是(shi)我想(xiang)著按寬電壓(ya)范圍進(jin)行設(she)計(ji)。一(yi)(yi)方面(mian)產品未來不單(dan)單(dan)可(ke)以(yi)用(yong)于美國市場,增(zeng)加適用(yong)的(de)市場。另一(yi)(yi)方面(mian)如果在設(she)計(ji)時考(kao)慮100Vac,那么產品在230Vac條件下,就(jiu)(jiu)能(neng)性能(neng)更好。所以(yi)設(she)計(ji)目標就(jiu)(jiu)按寬電壓(ya)來。
或許有人會說這樣產品(pin)針對特定市場時 不一定會有價格優勢,但是我想成(cheng)本(ben)(ben)的(de)構(gou)成(cheng)不單單指(zhi)的(de)是物料的(de)成(cheng)本(ben)(ben),還(huan)有公(gong)司的(de)開發成(cheng)本(ben)(ben),運營成(cheng)本(ben)(ben)等構(gou)成(cheng),盡(jin)可(ke)能少數的(de)產品(pin)規(gui)格可(ke)已經降低總成(cheng)本(ben)(ben)。另外我認(ren)為好(hao)的(de)產品(pin)性能,也能形成(cheng)良好(hao)的(de)口碑,減少營銷成(cheng)本(ben)(ben)。
/*Part.3 主控芯片的選擇(ze)*/
之前產品沒(mei)有(you)(you)涉(she)及恒壓類AC/DC電源(yuan),沒(mei)有(you)(you)庫存芯(xin)片(pian)的限制(zhi),但(dan)是(shi)在芯(xin)片(pian)選(xuan)擇(ze)上也有(you)(you)些迷茫,不知道從哪方面下(xia)手。同(tong)類型的反激(ji)芯(xin)片(pian)市場上有(you)(you)很多,雖(sui)然(ran)拓撲都是(shi)一樣的但(dan)是(shi)該如(ru)何選(xuan)擇(ze)呢?只有(you)(you)價格(ge)維度嗎?
做了幾個項目我(wo)總(zong)結了我(wo)選擇芯(xin)片的幾個方面(mian)
- 芯片封裝
- 工作頻率
- 驅動能力
- 工作模式
- 廠家資料
芯片封裝:
封裝越小(xiao),能選(xuan)SOT23,就不選(xuan)SOP8。小(xiao)封裝意味著需要PCB空間(jian)小(xiao),未(wei)來一定是電子產品小(xiao)型化,這點不需要贅述了。
工作頻率:
除非上(shang)市時間久的芯片,現在一(yi)般都(dou)是(shi)跳(tiao)頻(pin),QR模式。這點應(ying)該沒(mei)什么(me)好選的。但是(shi)需(xu)要看滿載時的最高頻(pin)率(lv) 我的想法(fa)選擇越高越好。因為這樣(yang)可(ke)以(yi)減少變壓器體積。
另外有一些芯(xin)片在設計時有考慮到寬(kuan)電壓(ya)的(de)工作情況,使(shi)得(de)芯(xin)片可以面對更多的(de)應用,我一般會選擇這類(lei)芯(xin)片。因(yin)為后(hou)期可以減少我的(de)物(wu)料種類(lei)
驅動能力:
對于MOS外置方案,查看(kan)芯片(pian)驅動電流的大(da)小,然(ran)后(hou)結(jie)合(he)不同電流等級的MOS管的Ciss大(da)小,可(ke)以(yi)初步(bu)評估其(qi)可(ke)以(yi)帶動MOS的功率等級,從而了解這顆料使用的最大(da)功率。當然(ran)也(ye)是從備料的角度上看(kan),選擇適用功率越大(da)越好(hao)
工作模式:
為(wei)了提(ti)升效率,目前主流的(de)(de)(de)(de)反(fan)激芯片(pian)都是(shi)采用(yong)QR模(mo)式,這樣能盡可(ke)能的(de)(de)(de)(de)提(ti)供(gong)高效率。但是(shi)也有一些芯片(pian)會根據不同負載狀態調整(zheng)工作模(mo)式,比如從(cong)QR模(mo)式轉成CCM模(mo)式,這種模(mo)式的(de)(de)(de)(de)好處(chu)是(shi)盡可(ke)能的(de)(de)(de)(de)提(ti)高了芯片(pian)的(de)(de)(de)(de)功率段(duan),也可(ke)以很好的(de)(de)(de)(de)控制了變壓器體(ti)積。
廠家資料:
優先選擇除了規(gui)格書,能提供(gong)設計(ji)指南的芯片的廠家。這(zhe)點我個(ge)人覺得(de)非常重要,一(yi)方面你(ni)可以從中(zhong)看出這(zhe)個(ge)品牌的服務態度(du)和技(ji)術水平,另(ling)一(yi)方面也(ye)能讓你(ni)在后續調試中(zhong)避免一(yi)些坑。
而(er)且(qie)有(you)些品牌產品規格書中,會詳細表述工作時(shi)序和控制邏輯與(yu)實現原理,這點(dian)對后續優化方(fang)案(an)有(you)很(hen)大的(de)幫助。
/*Part.4 電路設計過程*/
綜上我后面選擇OB2710了進行電路設計。
前級EMI
壓敏電阻,保險絲,EMI電路(lu)。我(wo)水平有(you)限沒(mei)法在樣品(pin)出來前,就(jiu)對EMI濾波進(jin)行定(ding)量(liang)分(fen)享,給出具體選(xuan)型設(she)計。所以我(wo)一般都是找(zhao)廠家要DEMO資料,先按上面的選(xuan)型來畫PCB,后續在樣品(pin)階(jie)段(duan)進(jin)行調整。
另(ling)外(wai)對(dui)于(yu)不(bu)熟(shu)悉的芯片 我也會去看(kan)DEMO的PCB布局,作(zuo)為layout時的思路。這(zhe)樣在實際工(gong)程中能比較快的上手。后續(xu)板(ban)子(zi)實際測試時 在來(lai)調整
比如:在本(ben)例中,當我將芯片(pian)驅動腳靠(kao)近(jin)MOS時,會(hui)(hui)帶(dai)來(lai)芯片(pian)靠(kao)近(jin)變壓器和功率回(hui)路(lu)的(de)問(wen)題,這樣(yang)可能(neng)會(hui)(hui)帶(dai)來(lai)干擾的(de)問(wen)題。然而IC放置到合理位(wei)置時,驅動回(hui)路(lu)又回(hui)比較長(chang),難(nan)免會(hui)(hui)引入寄生(sheng)電(dian)感(gan)等寄生(sheng)參數(shu)。
這對這個矛盾,我一般(ban)是先確保功率回(hui)路的合理。然(ran)后在實際(ji)測(ce)試環節去(qu)重(zhong)點看驅(qu)動是否會有問題。
主電容選型
主電容(rong)的(de)選項(xiang)這里列出了2種方式(shi),經驗公式(shi)的(de)方法比較簡單,在實際工作中(zhong)可以簡化設計過(guo)程。至于第二種我建議(yi)可以把公式(shi)放到(dao)EXCEL表格或者MATHCAD,方便后續調試時驗證實際紋波
經驗公式計算
由于是寬壓,根據經驗1W 2uF, 而輸(shu)入(ru)功率按90%的效率估算為(wei)66W,得133uF, 選擇120uF電容(rong),耐壓400V 鋁(lv)電解電容(rong)。
紋波設定計算法
取電容紋(wen)波為40V(經驗值(zhi),也可根據電容壽命要求設置紋(wen)波值(zhi))
電容容值計算公式
其中?V=40V,I為平均(jun)電(dian)流值,?t為放電(dian)時間(jian)
求平均電流
低壓段100-130V
最(zui)低輸入電(dian)壓取100V,則最(zui)大電(dian)壓
電容濾波后最低電壓
Vmin=141.4-40V=101.4V
故平均電壓
輸入功率已知為:66W,PF值預估0.5
求充電時間
低壓段100-130V,頻率為(wei)(wei)60Hz, 整流后為(wei)(wei)120Hz, 取3/4為(wei)(wei)放電時間。故?t=6.24ms
主電容容值
導(dao)入(ru)前面公式(shi)計算得。電容值取160uF,按(an)常規規格(ge)取150uF.
變壓器設計
由(you)之前的(de)設想(xiang),我希(xi)望兼(jian)顧體積(ji)和(he)效率(lv)的(de)平衡,雖然QR模(mo)(mo)式(shi)效率(lv)最(zui)高但是經過計(ji)算,發現如(ru)果全范(fan)圍DCM(QR)模(mo)(mo)式(shi),初(chu)次(ci)級電流應(ying)力較大(da),會增(zeng)加初(chu)次(ci)級電容選型(xing)難度和(he)相關器件成本。故將變(bian)壓器工(gong)作模(mo)(mo)式(shi)設定為(wei)(wei)高壓段時(shi)為(wei)(wei)QR,低壓段為(wei)(wei)CCM,這樣一方面(mian)可(ke)以減小變(bian)壓器體積(ji),同時(shi)可(ke)可(ke)以盡可(ke)能提高效率(lv)。
總所周知,CCM模(mo)式(shi)變壓(ya)器和(he)DCM模(mo)式(shi)變壓(ya)器計算方法不(bu)一樣,針對在(zai)不(bu)同電壓(ya)段工(gong)作模(mo)式(shi)不(bu)一樣的情況該如(ru)何計算呢?
查閱規格書,發現(xian)主控(kong)芯片在不同電壓(ya)段時,會識別母線電壓(ya)從而調(diao)整工作方式。那(nei)么(me)我就選(xuan)擇這(zhe)個臨界點(150V)來進行計(ji)算,確保高壓(ya)段為(wei)QR模式,低(di)壓(ya)段為(wei)CCM模式。
150V時最小母線電壓Vbus
根據公式
為電容充電時(shi)間在一個(ge)饅(man)頭波(bo)周期內(nei)的占比(bi),一般取0.2
C 為電(dian)容容值(zhi), f為供(gong)電(dian)頻率50/60Hz
計算得電容容值(zhi)為 150uF時(shi) Vbus=192V
限定Vor的取值極限
之前看(kan)了很(hen)多資料 總是(shi)計(ji)算(suan)(suan)時先將(jiang)Dmax=0.45代入最(zui)小(xiao)輸(shu)入電(dian)壓 求(qiu)Vor, 我感覺這樣(yang)的算(suan)(suan)法只(zhi)能是(shi)從(cong)經驗的角(jiao)度出發(fa),但是(shi)最(zui)后我們還(huan)是(shi)需要根據器件進行調整,所以我嘗試(shi)從(cong)器件選型的角(jiao)度出發(fa)來計(ji)算(suan)(suan)Vor。 另外我發(fa)現很(hen)多IC可(ke)以支持占空比超過0.5
Vor的(de)(de)取值,直接(jie)關(guan)系(xi)到原邊(bian)MOS的(de)(de)耐壓(ya)選擇,然而在(zai)實際中,公司MOS管(guan)一(yi)般(ban)作為常規物(wu)(wu)料都有備貨(huo),所(suo)以盡可能的(de)(de)避免(mian)新物(wu)(wu)料導入,我一(yi)般(ban)會先根據庫存的(de)(de)MOS倒(dao)推出Vor的(de)(de)最大值,然后盡可能的(de)(de)選擇比較(jiao)大的(de)(de)匝(za)比來(lai)限制原邊(bian)的(de)(de)電(dian)流。
其中Vmos是MOS管的(de)耐壓(ya),50V為預留的(de)裕量,Vm為漏感尖峰(feng)電壓(ya),Vbus為母線(xian)電壓(ya)
Vbus需要去(qu)最(zui)大(da)輸入(ru)電壓進行計算,由于輸入(ru)最(zui)大(da)為275Vac,所(suo)以這里為380V最(zui)大(da)母線電壓
Vm漏感 我(wo)一般取100V
另外我喜歡用(yong)NCE 700V的管子 這樣可(ke)以匝比可(ke)以選大一些的。
從工(gong)(gong)(gong)程師會(hui)覺得50V的(de)裕(yu)量比較小,我個人認為是夠的(de),因為NMOS的(de)耐壓值 會(hui)隨工(gong)(gong)(gong)作溫度上(shang)升而(er)上(shang)升,除非產品用(yong)在環(huan)境溫度較低的(de)地方(fang),不然實際工(gong)(gong)(gong)作環(huan)境肯(ken)定是高于25℃。
根據計算得最大(da)Vor為(wei)161V,我這(zhe)里取(qu)150V為(wei)Vor的取(qu)值進行初(chu)步計算。匝比n為(wei)6.25
考慮副邊二極管反向電壓
確定完(wan)Vor后,不要(yao)(yao)著急計算匝比(bi),需要(yao)(yao)先評估一下(xia)副邊的耐壓。
從提高效率的(de)(de)維度(du),副邊(bian)的(de)(de)鉗(qian)位二極管選擇肖特基(ji)二極管對(dui)效率提升幫助比較大(da),然而(er)市面上(shang)的(de)(de)肖特基(ji)最大(da)電(dian)壓(ya)沒法做的(de)(de)很大(da)一般(ban)都(dou)是低于150V,所(suo)以在設定Vor時(shi),我一般(ban)會評(ping)估一下(xia)副邊(bian)的(de)(de)反向電(dian)壓(ya),然后在進一般(ban)調整Vor,計算公(gong)式(shi)如下(xia)
Vout也不要忘記(ji)加,因為二極管或MOS管反向(xiang)電壓(ya)(ya)值除了原邊折射過(guo)來的電壓(ya)(ya)還(huan)有輸出電容上的電壓(ya)(ya)
另外我(wo)會用建(jian)立一個表(biao)格,隨時(shi)調整取值(zhi)來看次級(ji)的耐(nai)壓值(zhi),避免忽略某(mou)些極限情(qing)況。比如我(wo)需要確保22-28V輸(shu)出 器件應力(li)都處于合理(li)范圍內,表(biao)格可以建(jian)立匯(hui)總,并(bing)在超出高亮顯示。
計算占空比D進行校驗
由于(yu)150V設定(ding)為(wei)為(wei)BCM臨界點。且Vor已經設定(ding)好了,通過下(xia)列公式可(ke)以求D,從(cong)而驗(yan)證是否能(neng)滿(man)足IC的限制。
取(qu)150V為臨界(jie)導通模式點,低與150V全范(fan)圍CCM模式
Vinmax=150V*1.414=212.1V,減(jian)去紋波(bo)20V,取192V
計算得 D=0.398
Vinmax=380V時, Dmin=0.251
Vinmin=90Vac時,Dmax=0.58 滿足OB2710 最大0.7的限(xian)制
另外后面計(ji)算電感電流也是需(xu)要(yao)的(de)代入占空比,所以這里也需(xu)要(yao)先計(ji)算出來(lai)
根據OB2710規格書得知,在高壓(ya)段(duan)其滿載時(shi),工(gong)作頻率為(wei)77KHz, 低(di)壓(ya)段(duan)為(wei)100KHz. QR模式(shi),如負載加大進(jin)入CCM模式(shi),高壓(ya)段(duan)為(wei)65KHz, 低(di)壓(ya)段(duan)為(wei)85KHz. 同時(shi)上升(sheng)和下降時(shi)間合(he)計350nS.
故(gu)Ton時間(jian)應大于350nS.
77KHz時,周期為12.9us 65KH 周期為15.3us
100KHz時(shi),周期為10us 85KHz 周期為11.7us
理論上,最小占(zhan)空比3.1%@高壓段,4%@低壓段
電感感量計算
根據公式
電源效率(lv)設為(wei)(wei)91% ,輸出功(gong)率(lv)為(wei)(wei)60W,f取低壓段QR為(wei)(wei)100KHz
得(de)電(dian)感取值為520uH
由(you)于(yu)低壓(ya)段(duan)電(dian)流最大且(qie)處于(yu)CCM模式(shi),所以需要根據(ju)下面CCM的計算公(gong)式(shi)求(qiu)電(dian)流
計算初級線圈最大電流
由公式推導得
Vinmin=90V Dmax=0.58 Lp=520uH f=85KHz
計算得電(dian)流變(bian)化量(liang)為1.41A
計算腰線電流
計算得Iav_on=1.46A
計算Ipk和Ip0
Ipk=1.82A
Ip0=0.758A
計算原副邊電流有效值
n*Ipk=Ipks =13.58A
n*Io=Iso=6.656A
原邊電(dian)流(liu)有(you)效值為:1.049A
副邊有效電流值為:6.14A
磁芯規格計算
之前都是(shi)用AP法計(ji)算磁芯大(da)小,但是(shi)感(gan)覺(jue)其中有(you)幾個參(can)數(shu)和變壓器繞制時工藝(yi)有(you)關,所以這次使用Ve法進(jin)行計(ji)算
r為電流紋波率, r= Idc=Irm
f為開(kai)關(guan)頻率 公(gong)式使用單位為KHz
計(ji)算得Ve=6028
查表得PQ2625能滿足(zu)要求(qiu)。我是按CCM模式的電流紋波率(lv)代(dai)入公式計算
電感氣隙計算
很多時候我(wo)們(men)不計算電感氣隙,直(zhi)接(jie)讓供應商按電感量自(zi)行(xing)磨進行(xing)確定。但是在需要再優(you)化電感取值時,氣隙長度可以幫(bang)忙我(wo)們(men)更好(hao)的分(fen)析優(you)化方向,所(suo)以這里我(wo)也(ye)列出公式方便后續優(you)化
電感氣隙因數
反激變壓器合理(li)得(de)氣縫因數10-20區間呢。
計算氣隙長度lg
得lg=0.45mm
這里的公式(shi)來源于《精通開關電源設計(ji)》
匝數,線徑(jing)計算啥的我(wo)這里就(jiu)不列出來了(le),網(wang)上(shang)這類公式太多了(le)。最(zui)好(hao)我(wo)把變壓器的繞制文(wen)件貼出來供大家參考
MOS管的選擇
通過計算得(de)(de)方(fang)式獲得(de)(de)MOS管的(de)參數(shu),這種方(fang)式比較理論,而且計算會涉及大量(liang)運(yun)算,關鍵(jian)的(de)是不(bu)同(tong)廠家結電(dian)容參數(shu)會有差異,大量(liang)的(de)計算有時候并不(bu)太適合實(shi)際。除了選(xuan)擇(ze)封裝時會大概評估一下功率,我(wo)一般采用直(zhi)接試的(de)方(fang)式選(xuan)擇(ze)不(bu)同(tong)額定電(dian)流的(de)管子
我一般都是按(an)最大有效值電(dian)流(liu)的(de)3-5倍初步選擇MOS管,然后在(zai)首(shou)樣時先測試,在(zai)調整的(de)規格(ge)的(de)方式。
副邊整流管
這個項目我(wo)原(yuan)來選擇(ze)(ze)同(tong)步整流芯片驅動(dong)MOS的方(fang)(fang)案(an)(an),但(dan)是選擇(ze)(ze)IC時,發現(xian)如果我(wo)考慮最大輸出電(dian)壓(ya)為(wei)28V時,并(bing)沒有多少方(fang)(fang)案(an)(an)可以選擇(ze)(ze),而且為(wei)了效率 我(wo)選擇(ze)(ze)的是高(gao)邊方(fang)(fang)案(an)(an),芯片溫度較高(gao)。
在查(cha)閱芯(xin)片溫(wen)度高(gao)的資(zi)料時,偶然(ran)發現東科(ke)有一款合封的同(tong)步整流管(guan)非常省空(kong)間(jian),而且也不(bu)需要搭建外(wai)圍電路。所以(yi)本項目(mu)中我(wo)最后選擇這款同(tong)步管(guan)。
RCD吸收回路
我之前查閱很多資料和計(ji)算公式,由于寄(ji)生參(can)數很難在設計(ji)之初進行定量,所以我一般都(dou)是在首樣(yang)階段,通過實(shi)際測試后來(lai)調(diao)整。
由(you)于剛開始不加RCD,我(wo)會選擇低(di)壓狀態上電,確保(bao)MOS不被擊穿(chuan)。用示(shi)波器查看和(he)測量Vds 關(guan)斷(duan)時的(de)振鈴頻率和(he)幅值(zhi)。然后通過(guo)下列表格(ge)計(ji)算
測試步驟:
- 不加緩沖電路,測量尖峰振鈴的諧振頻率
- 只添加電容,容值我一般會先取3.3nF,觀測新的諧振頻率并填入表格。如果頻率沒有變化可以加大電容
- 計算結果會有一個范圍,可以自行選擇標準容值進行測試
- 測量電容兩端電壓,確保最低電壓不低于Vor值,最高電壓在MOS耐壓安全范圍內
副(fu)邊的RC吸(xi)收也(ye)是一樣的,注意RC吸(xi)收本身會帶來(lai)能量損失,所以不是吸(xi)收越多越好
/*Part5. 噪聲問題(ti)*/
關于反激開關電源變壓器會有噪聲的問題
針對這(zhe)個(ge)問題我一般從(cong)下(xia)面幾個(ge)地方看
- 用示波器看Vds是否有大小周期的問題,如果有,調整光耦的供電電阻,電阻調小提高響應,另外調整環路補償電容值。
- 如果是自己繞制的沒有含浸過的變壓器,可以讓供應商含浸一下,看看問題是否還有,如果沒解決,變壓器打膠固定。
- 有時候RCD 電容用貼片電容也會帶來噪聲,更換瓷片電容看看問題是否排除
- 一般來說負載加大時有噪聲基本上是系統沒有調試到穩態,采樣電阻合理的情況下,調整一下環路補償電路。
- 極輕載或空載時有噪聲,如100mA,是由于芯片進入Brust模式,間隙性工作。這個時刻可以先換瓷片電容看看 。
/*Part6.VCC繞組(zu)的(de)問題(ti)*/
VCC繞組(zu)電壓越低(di),功(gong)耗也低(di)。所以盡可能(neng)減(jian)低(di)VCC電壓。從理論上看似乎沒(mei)有什么(me)問題,但是在變壓器實際繞制中,過(guo)小的匝數會導致磁(ci)耦(ou)合不好(hao),要么(me)電壓過(guo)低(di),要么(me)開關管關斷(duan)時,過(guo)大的尖峰會觸發芯片VCC引腳OVP保(bao)護(hu)。
我之前設計反激電源(yuan)時,喜歡(huan)盡可能的提(ti)高匝(za)比,想(xiang)著能降低原邊電流值,提(ti)高效率(lv)。但是過(guo)高的匝(za)比,會讓副(fu)邊的匝(za)數(shu)較少,致使耦合不佳,反而(er)帶來效率(lv)問題。
- 針對匝數少的問題,我一般通過下面對策來提高耦合
- 增加繞組的線數,雖然線的載流能力已經足夠,但是我會多加幾股線。但是需要注意多股線會增加繞制的工藝成本。
- 采用均繞的方式,將繞組均勻分配到磁芯上,提高耦合性和批量的一致性
/*Part7.啟動時的注(zhu)意事項*/
重要的事說三遍
上(shang)電(dian)時(shi)系(xi)統不是(shi)(shi)穩態!上(shang)電(dian)時(shi)系(xi)統不是(shi)(shi)穩態!上(shang)電(dian)時(shi)系(xi)統不是(shi)(shi)穩態!
我們需要注意到關于反激中所有的計算方式如:原副邊MOS管的應力計算,RCD吸收設計都是建立在穩態的前提下(xia)。但是在(zai)系統啟(qi)動時,反(fan)饋(kui)還沒有(you)完全建立時,實(shi)際情況與(yu)計算(suan)值不一定(ding)(ding)一致。所以(yi)一定(ding)(ding)要對啟(qi)動階段進行測(ce)試驗證,確保器(qi)件應力處于正常(chang)范(fan)圍。
例如
- 芯片上電會有一個軟啟動過程,這個時候芯片驅動腳PWM會按一定的工作頻率開機,有的芯片又是通過不斷增加占空比的方式開機。那么根據伏秒平衡此時的Vor就和我們之前計算得值不一樣,
- 另外RCD回路也不是一開始就穩定,而是在經過數個周期后,達到吸收和放電在一個周期內達到穩定的過程。這個也會導致副邊反向電壓不是我們預先設定的值。
- 還要副邊同步整流管的運行邏輯,在非穩態下開啟和關閉的時間也不和我們設計一樣。
- 啟動時開關頻率未知,寄生電感電容衍生的尖峰也會和穩態不一致。
主控芯片(pian)都(dou)是根據自(zi)己(ji)的算法和設(she)定進行工作,其運行邏輯很多(duo)時候并(bing)沒有完全說明,我們能難在設(she)計之初就把余量(liang)加上。
所以我的方法如下:
上電時(shi)用示波(bo)器(qi)探頭分別測(ce)量原(yuan)邊(bian),副(fu)邊(bian)Vds. 把示波(bo)器(qi)設定為(wei)單(dan)次觸發,預設觸發值(zhi)(zhi)為(wei)耐壓(ya)值(zhi)(zhi)的60-80%。開機時(shi)捕捉各器(qi)件其最(zui)大(da)值(zhi)(zhi)。如果(guo)有電流(liu)探頭最(zui)好也一起夾上,看尖峰電流(liu)是(shi)否超(chao)過器(qi)件最(zui)大(da)浪涌(yong)電流(liu)值(zhi)(zhi)。