La fuente de alimentación conmutada es una fuente de alimentación que utiliza la moderna tecnología energética para controlar la relación de tiempo de encendido y apagado del transistor de conmutación para mantener una tensión de salida estable. La fuente de alimentación conmutada está compuesta por un control de modulación de anchura de impulsos (PWM) (transistor de semiefecto de campo de óxido metálico). La dirección de desarrollo de la tecnología moderna de electrónica de potencia está cambiando de la electrónica de potencia tradicional, que resuelve principalmente problemas con tecnología de baja frecuencia, a la electrónica de potencia moderna, que resuelve principalmente problemas con tecnología de alta frecuencia. En la aplicación de la tecnología de electrónica de potencia y diversos sistemas de alimentación, la tecnología de fuentes de alimentación conmutadas ocupa un lugar central. A continuación se presenta un breve análisis de las dificultades de depuración de las fuentes de alimentación conmutadas para su referencia.
¿Qué dificultades plantea la depuración de fuentes de alimentación conmutadas? Respuestas a las ocho preguntas más frecuentes
Índice
1. Fenómeno de saturación del transformador
Al arrancar con una tensión de entrada alta o baja (incluyendo carga ligera, carga pesada, carga capacitiva), cortocircuito de salida, carga dinámica, alta temperatura, etc., la corriente a través del transformador (y del tubo de conmutación) aumentará de forma no lineal. Cuando se produce este fenómeno, el valor máximo de la corriente no puede predecirse ni controlarse, lo que puede provocar un sobreesfuerzo de corriente y el consiguiente daño por sobretensión del tubo de conmutación.
Es fácil que se produzcan situaciones de saturación:
1) La inductancia del transformador es demasiado grande;
2) Demasiadas pocas vueltas;
3) El punto de corriente de saturación del transformador es inferior al punto límite de corriente máxima del CI;
4) Sin arranque suave.
Solución:
1) Reducir el punto límite de corriente del CI;
2) Reforzar el arranque suave para que la envolvente de corriente a través del transformador aumente más lentamente.
2. Vds es demasiado alto
Requisitos de tensión para Vds:
En las peores condiciones (tensión de entrada más alta, carga máxima, temperatura ambiente más alta, arranque o prueba de cortocircuito), el valor máximo de Vds no debe superar 90% de las especificaciones nominales.
Formas de reducir Vds:
1) Reducir la tensión de la plataforma: Reducir la relación de vueltas primarias y secundarias del transformador;
2) Reducir la tensión de pico:
a. Reducir la inductancia de fuga.
La inductancia de fuga del transformador almacena energía cuando se enciende el tubo de conmutación, que es la razón principal para generar esta tensión de pico. Reducir la inductancia de fuga puede reducir la tensión de pico;
b. Ajuste el circuito de absorción:
① Utilizar tubo TVS;
② Utilizar un diodo más lento, que a su vez puede absorber una cierta cantidad de energía (pico);
③ Insertar una resistencia de amortiguación puede hacer que la forma de onda sea más suave y ayudar a reducir la EMI.
3. La temperatura del CI es demasiado alta
Causas y soluciones:
1) La pérdida interna del MOSFET es demasiado grande:
La pérdida de conmutación es demasiado grande y la capacitancia parásita del transformador es demasiado grande, lo que da como resultado una gran área cruzada entre la corriente de conexión y desconexión del MOSFET y Vds. Solución: Aumentar la distancia entre los devanados del transformador para reducir la capacitancia entre capas. Al igual que cuando los devanados están bobinados en varias capas, añada una capa de cinta aislante (aislamiento entre capas) entre las capas.
2) Mala disipación del calor:
Gran parte del calor del circuito integrado se transmite a la placa de circuito impreso y a la lámina de cobre a través de las patillas. La superficie de la lámina de cobre debe aumentarse en la medida de lo posible y debe aplicarse más soldadura.
3) La temperatura del aire alrededor del CI es demasiado alta:
El CI debe estar en un lugar con un flujo de aire suave y debe mantenerse alejado de las piezas que estén demasiado calientes.
4. No puede arrancar en vacío o con poca carga.
Fenómeno:
No puede arrancar en vacío o con carga ligera, y Vcc salta repetidamente entre la tensión de arranque y la tensión de apagado.
razón:
En vacío o con carga ligera, la tensión inducida del devanado Vcc es demasiado baja y entra en un estado de reinicio repetido.
Solución:
Aumente el número de vueltas del devanado Vcc, reduzca la resistencia limitadora de corriente Vcc y añada una carga ficticia adecuada. Si aumenta el número de vueltas del devanado Vcc y reduce la resistencia limitadora de corriente Vcc, Vcc se vuelve demasiado alta bajo una carga pesada. Consulte el método de estabilización de Vcc.
5. No se puede recargar tras el arranque
Causas y soluciones:
1)Vcc es demasiado alto durante la carga pesada
Bajo una carga pesada, el voltaje inducido del devanado Vcc es alto, causando que Vcc sea demasiado alto y alcance el punto OVP del CI, lo que disparará la protección de sobrevoltaje del CI, causando que no haya salida. Si el voltaje sube más y excede la capacidad del CI para soportarlo, el CI se dañará.
2) Se activa el límite de corriente interno
a. El punto límite de corriente es demasiado bajo
Bajo carga pesada o carga capacitiva, si el punto de limitación de corriente es demasiado bajo, la corriente que fluye a través del MOSFET será limitada e insuficiente, dando como resultado una salida insuficiente. La solución es aumentar la resistencia de la patilla de limitación de corriente y elevar el punto de limitación de corriente.
b. La pendiente de subida actual es demasiado grande
Si la pendiente ascendente es demasiado grande, el valor de pico de la corriente será mayor, lo que activará fácilmente la protección interna de limitación de corriente. La solución es aumentar la inductancia sin saturar el transformador.
6. Alta potencia de entrada en espera
Fenómeno:
Vcc es insuficiente en vacío o con carga ligera. Esta situación provocará que la potencia de entrada sea demasiado alta y el rizado de salida demasiado grande en vacío o con carga ligera.
razón:
La razón por la que la potencia de entrada es demasiado alta es que cuando Vcc es insuficiente, el CI entra en un estado de arranque repetido y frecuentemente requiere alta tensión para cargar el condensador Vcc, causando pérdidas en el circuito de arranque. Si hay una resistencia en serie entre el pin de arranque y la alta tensión, el consumo de energía en la resistencia será mayor en este momento, por lo que el nivel de potencia de la resistencia de arranque debe ser suficiente. El circuito integrado de potencia no ha entrado en modo ráfaga o ha entrado en modo ráfaga, pero la frecuencia de ráfaga es demasiado alta, los tiempos de conmutación son demasiados y la pérdida de conmutación es demasiado grande.
Solución:
Ajuste los parámetros de realimentación para reducir la velocidad de realimentación.
7. La potencia de cortocircuito es demasiado grande
Fenómeno:
Cuando la salida está cortocircuitada, la potencia de entrada es demasiado grande y Vds es demasiado alto.
razón:
Cuando se cortocircuita la salida, se producen muchos pulsos repetitivos y el valor pico de la corriente de conmutación es muy grande. Esto hace que la potencia de entrada sea demasiado grande y que la corriente de conmutación almacene demasiada energía en la inductancia de fuga, provocando que Vds sea alto cuando se apaga el interruptor. Existen dos posibilidades para que el interruptor deje de funcionar cuando se cortocircuita la salida:
1) La activación del OCP puede detener inmediatamente la acción de conmutación
a. Activar el OCP de la patilla de realimentación;
b. La acción del interruptor se detiene;
c.Vcc cae al voltaje de apagado del IC;
d.Vcc vuelve a subir hasta la tensión de arranque del IC y se reinicia.
2) Activar el límite de corriente interno
Cuando esto ocurre, el ciclo de trabajo disponible es limitado, y la acción de conmutación se detiene confiando en que Vcc caiga hasta el límite inferior UVLO. Sin embargo, el tiempo de caída de Vcc es mayor, es decir, la acción de conmutación se mantiene durante más tiempo, y la potencia de entrada será mayor.
a. Límite de corriente interno de disparo, el ciclo de trabajo está limitado;
b.Vcc cae al voltaje de apagado del IC;
c. La acción del interruptor se detiene;
d.Vcc vuelve a subir hasta la tensión de arranque del IC y se reinicia.
8. Rebote de salida en vacío y con carga ligera
Fenómeno:
Cuando la salida está sin carga o con carga ligera y la tensión de entrada está apagada, la salida (como 5V) puede tener una forma de onda de rebote de tensión como se muestra en la figura siguiente.
razón:
Cuando se apaga la entrada, la salida de 5V caerá, Vcc también caerá, y el CI dejará de funcionar. Sin embargo, cuando no hay carga o hay una carga ligera, el voltaje del enorme condensador de la fuente de alimentación del PC no puede caer rápidamente, y todavía puede proporcionar un gran voltaje al pin de arranque de alto voltaje. La corriente hace que el CI se reinicie, 5V se emite de nuevo, y rebota.
Solución:
Inserte una resistencia limitadora de corriente más grande en serie con el pin de arranque, de modo que cuando el voltaje del condensador grande caiga a un nivel relativamente alto, no sea suficiente para proporcionar suficiente corriente de arranque al CI. Conecte el arranque antes del puente rectificador, y el arranque no se verá afectado por la tensión del condensador grande. Cuando el voltaje de entrada se apaga, el voltaje del pin de arranque puede caer rápidamente.
