Spínaný zdroj je napájecí zdroj, který využívá moderní napájecí technologie k řízení poměru doby zapnutí a vypnutí spínacího tranzistoru pro udržení stabilního výstupního napětí. Spínaný napájecí zdroj se skládá z řízení pomocí pulzně šířkové modulace (PWM) (tranzistor s polovičním polem na bázi oxidu kovů). Směr vývoje moderní technologie výkonové elektroniky se mění od tradiční výkonové elektroniky, která řeší problémy především nízkofrekvenční technologií, k moderní výkonové elektronice, která řeší problémy především vysokofrekvenční technologií. Při použití technologie výkonové elektroniky a různých napájecích systémů je jádrem technologie spínaných napájecích zdrojů. Níže je uveden stručný rozbor obtíží při ladění spínaných napájecích zdrojů pro vaši informaci.
Jaké jsou potíže při ladění spínaných napájecích zdrojů? Odpovědi na osm nejčastějších otázek
Obsah
1. Jev nasycení transformátoru
Při spuštění pod vysokým nebo nízkým vstupním napětím (včetně lehké zátěže, těžké zátěže, kapacitní zátěže), zkratu na výstupu, dynamické zátěži, vysoké teplotě atd. se proud transformátorem (a spínací trubicí) nelineárně zvyšuje. Když k tomuto jevu dojde , nelze předvídat a řídit špičkovou hodnotu proudu, což může vést k nadměrnému proudovému namáhání a následnému poškození spínací trubice přepětím.
Snadno tak vzniknou situace nasycení:
1) Indukčnost transformátoru je příliš velká;
2) Příliš málo otáček;
3) Bod nasycení proudu transformátoru je menší než bod maximálního proudového omezení integrovaného obvodu;
4) Žádný pozvolný start.
Řešení:
1) Snižte mezní bod proudu integrovaného obvodu;
2) Posilte měkký start, aby proudová obálka transformátoru stoupala pomaleji.
2. Vds je příliš vysoké
Požadavky na namáhání pro Vds:
Za nejhorších podmínek (nejvyšší vstupní napětí, maximální zatížení, nejvyšší okolní teplota, spuštění napájení nebo zkratový test) by maximální hodnota Vds neměla překročit 90% jmenovitých specifikací.
Způsoby snížení Vds:
1) Snižte napětí na plošině: Snižte poměr primárních a sekundárních závitů transformátoru;
2) Snižte špičkové napětí:
a. Snižte svodovou indukčnost.
Unikající indukčnost transformátoru ukládá energii při zapnutí spínací trubice, což je hlavní příčinou vzniku tohoto špičkového napětí. Snížením svodové indukčnosti lze snížit špičkové napětí;
b. Nastavte absorpční okruh:
① Použijte trubičku TVS;
② Použijte pomalejší diodu, která sama o sobě může absorbovat určité množství energie (spike);
③ Vložením tlumicího rezistoru lze dosáhnout hladšího průběhu a snížit elektromagnetické rušení.
3. Teplota IC je příliš vysoká
Příčiny a řešení:
1) Vnitřní ztráty MOSFET jsou příliš velké:
Spínací ztráty jsou příliš velké a parazitní kapacita transformátoru je příliš velká, což vede k velkému křížení mezi zapínacím a vypínacím proudem MOSFETu a Vds. Řešení: Zvětšete vzdálenost mezi vinutími transformátoru, abyste snížili mezivrstvou kapacitu. Stejně jako v případě vícevrstvého vinutí přidejte mezi vrstvy izolační pásku (mezivrstvou izolaci).
2) Špatný odvod tepla:
Velká část tepla integrovaného obvodu je odváděna na desku plošných spojů a měděnou fólii na ní prostřednictvím vývodů. Plocha měděné fólie by se měla co nejvíce zvětšit a mělo by se použít více pájky.
3) Teplota vzduchu v okolí integrovaného obvodu je příliš vysoká:
IC by měl být na místě s plynulým prouděním vzduchu a měl by být umístěn mimo příliš horké části.
4. Nelze nastartovat bez zatížení nebo při malém zatížení
Fenomén:
Nemůže se spustit bez zátěže nebo při malé zátěži a napětí Vcc opakovaně přeskakuje z napětí pro spuštění a napětí pro vypnutí.
důvod:
Při chodu naprázdno nebo při malém zatížení je indukované napětí vinutí Vcc příliš nízké a přechází do stavu opakovaného restartu.
Řešení:
Zvyšte počet závitů vinutí Vcc, snižte proudový omezovací odpor Vcc a vhodně přidejte fiktivní zátěž. Pokud zvýšíte počet závitů vinutí Vcc a snížíte rezistor omezující proud Vcc, bude Vcc při velkém zatížení příliš vysoké. Podívejte se na způsob stabilizace Vcc.
5. Po spuštění nelze znovu načíst
Příčiny a řešení:
1) Vcc je při velkém zatížení příliš vysoký
Při velkém zatížení je indukované napětí vinutí Vcc vysoké, což způsobí, že Vcc je příliš vysoké a dosáhne bodu OVP integrovaného obvodu, což spustí přepěťovou ochranu integrovaného obvodu a způsobí, že není výstup. Pokud napětí dále stoupá a překračuje schopnost integrovaného obvodu odolat, dojde k jeho poškození.
2) Spustí se interní omezení proudu
a. Mezní bod proudu je příliš nízký
Pokud je při velkém zatížení nebo kapacitní zátěži bod omezení proudu příliš nízký, proud protékající tranzistorem MOSFET bude omezený a nedostatečný, což bude mít za následek nedostatečný výstup. Řešením je zvýšení odporu kolíku omezení proudu a zvýšení bodu omezení proudu.
b. Stoupající sklon proudu je příliš velký
Pokud je sklon nárůstu příliš velký, bude špičková hodnota proudu větší, což snadno spustí vnitřní ochranu omezující proud. Řešením je zvýšení indukčnosti bez nasycení transformátoru.
6. Vysoký příkon v pohotovostním režimu
Fenomén:
Vcc je nedostatečné při nulové nebo malé zátěži. Tato situace způsobí, že vstupní výkon je příliš vysoký a výstupní zvlnění je příliš velké při nulové nebo malé zátěži.
důvod:
Důvodem příliš vysokého příkonu je to, že při nedostatečném napětí Vcc se integrovaný obvod dostává do opakovaného startovacího stavu a často vyžaduje vysoké napětí pro nabití kondenzátoru Vcc, což způsobuje ztráty ve startovacím obvodu. Pokud je mezi startovacím kolíkem a vysokým napětím sériově zapojen rezistor, spotřeba energie na rezistoru bude v této době větší, takže úroveň výkonu startovacího rezistoru musí být dostatečná. Výkonový integrovaný obvod nevstoupil do režimu Burst nebo vstoupil do režimu Burst, ale frekvence Burst je příliš vysoká, spínací časy jsou příliš dlouhé a spínací ztráty jsou příliš velké.
Řešení:
Upravte parametry zpětné vazby, abyste snížili rychlost zpětné vazby.
7. Zkratový výkon je příliš velký
Fenomén:
Pokud je výstup zkratován, je vstupní výkon příliš velký a Vds je příliš vysoké.
důvod:
Při zkratování výstupu dochází k mnoha opakovaným pulzům a špičková hodnota spínacího proudu je velmi velká. To způsobuje, že vstupní výkon je příliš velký a spínací proud ukládá příliš mnoho energie do svodové indukčnosti, což způsobuje, že Vds je po vypnutí spínače vysoké. Existují dvě možnosti, jak může spínač přestat pracovat, když je výstup zkratován:
1) Spuštění OCP může okamžitě zastavit spínací akci.
a. Spusťte OCP kolíku zpětné vazby;
b. Akce spínače se zastaví;
c.Vcc klesne na vypínací napětí IC;
d.Vcc opět stoupne na startovací napětí IC a znovu se spustí.
2) Spuštění vnitřního proudového omezení
Pokud k tomu dojde, je dostupný pracovní cyklus omezen a spínání je zastaveno tím, že se spoléhá na pokles napětí Vcc na spodní hranici UVLO. Doba poklesu Vcc je však delší, to znamená, že spínací akce je udržována po delší dobu a příkon bude větší.
a. Spouštění interního proudového omezení, pracovní cyklus je omezen;
b.Vcc klesne na vypínací napětí IC;
c. Akce spínače se zastaví;
d.Vcc opět stoupne na startovací napětí IC a znovu se spustí.
8. Odskok při chodu naprázdno a při nízkém zatížení
Fenomén:
Když je výstup bez zátěže nebo lehce zatížený a vstupní napětí je vypnuté, může mít výstup (např. 5 V) průběh odskočeného napětí, jak je znázorněno na obrázku níže.
důvod:
Po vypnutí vstupu dojde k poklesu výstupního napětí 5 V, poklesu napětí Vcc a IC přestane pracovat. Když však není žádná zátěž nebo je malá zátěž, napětí obrovského kondenzátoru napájení PC nemůže rychle klesnout a může stále poskytovat velké napětí na vysokonapěťový spouštěcí kolík. Proud způsobí, že se IC znovu spustí, na výstupu se opět objeví napětí 5 V a odskočí.
Řešení:
Vložte do série se startovacím kolíkem větší proudový omezovací rezistor, aby při poklesu napětí na velkém kondenzátoru na relativně vysokou úroveň nestačil dodávat dostatečný startovací proud do integrovaného obvodu. Připojte spouštění před usměrňovací můstek a spouštění nebude ovlivněno napětím velkého kondenzátoru. Při vypnutí vstupního napětí může napětí na startovacím kolíku rychle klesnout.
