L'alimentation à découpage est une alimentation qui utilise une technologie moderne pour contrôler le rapport des temps d'activation et de désactivation du transistor de commutation afin de maintenir une tension de sortie stable. L'alimentation à découpage est composée d'une commande par modulation de largeur d'impulsion (PWM) (transistor à effet de champ semi-métallique). L'orientation du développement de la technologie moderne de l'électronique de puissance passe de l'électronique de puissance traditionnelle, qui résout principalement les problèmes avec la technologie à basse fréquence, à l'électronique de puissance moderne, qui résout principalement les problèmes avec la technologie à haute fréquence. Dans l'application de la technologie de l'électronique de puissance et des divers systèmes d'alimentation électrique, la technologie de l'alimentation à découpage est au cœur de la technologie. Voici une brève analyse des difficultés rencontrées lors du débogage des alimentations à découpage, à titre de référence.
Quelles sont les difficultés liées au débogage des alimentations à découpage ? Réponses aux huit questions les plus courantes
Table des matières
1. Phénomène de saturation des transformateurs
Lors du démarrage sous une tension d'entrée élevée ou faible (y compris une charge légère, une charge lourde, une charge capacitive), un court-circuit de sortie, une charge dynamique, une température élevée, etc., le courant à travers le transformateur (et le tube de commutation) augmentera de manière non linéaire. Lorsque ce phénomène se produit, la valeur de crête du courant ne peut être prédite et contrôlée, ce qui peut entraîner une surcharge de courant et la détérioration du tube de commutation due à la surtension qui en résulte.
Il est facile de produire des situations de saturation :
1) L'inductance du transformateur est trop importante ;
2) Trop peu de tours ;
3) Le point de courant de saturation du transformateur est inférieur au point de limite de courant maximal du circuit intégré ;
4) Pas de démarrage progressif.
Solution :
1) Réduire le point de limitation du courant du circuit intégré ;
2) Renforcer le démarrage progressif pour que l'enveloppe de courant passant par le transformateur augmente plus lentement.
2. Vds trop élevé
Exigences en matière de contraintes pour Vds :
Dans les conditions les plus défavorables (tension d'entrée la plus élevée, charge maximale, température ambiante la plus élevée, mise sous tension ou essai de court-circuit), la valeur maximale de Vds ne doit pas dépasser 90% des spécifications nominales.
Moyens de réduire les Vds :
1) Réduire la tension de la plate-forme : Réduire le rapport entre les tours primaires et secondaires du transformateur ;
2) Réduire la tension de crête :
a. Réduire l'inductance de fuite.
L'inductance de fuite du transformateur emmagasine de l'énergie lorsque le tube de commutation est allumé, ce qui est la principale raison de la génération de cette tension de pointe. La réduction de l'inductance de fuite permet de réduire la tension de crête ;
b. Régler le circuit d'absorption :
① Utiliser un tube TVS ;
② Utiliser une diode plus lente, qui peut elle-même absorber une certaine quantité d'énergie (spike) ;
③ L'insertion d'une résistance d'amortissement peut rendre la forme d'onde plus lisse et contribuer à réduire les interférences électromagnétiques.
3. La température du circuit intégré est trop élevée
Causes et solutions :
1) La perte interne du MOSFET est trop importante :
La perte de commutation est trop importante et la capacité parasite du transformateur est trop grande, ce qui entraîne une grande surface transversale entre le courant d'activation et de désactivation du MOSFET et Vds. Solution : Augmenter la distance entre les enroulements du transformateur pour réduire la capacité intercouche. Tout comme lorsque les enroulements sont enroulés en plusieurs couches, ajoutez une couche de ruban isolant (isolation intercouche) entre les couches.
2) Mauvaise dissipation de la chaleur :
Une grande partie de la chaleur du circuit intégré est transmise au circuit imprimé et à la feuille de cuivre qui le recouvre par l'intermédiaire des broches. La surface de la feuille de cuivre doit être augmentée autant que possible et plus de soudure doit être appliquée.
3) La température de l'air autour de l'IC est trop élevée :
Le circuit intégré doit être placé dans un endroit où l'air circule bien et doit être tenu à l'écart des parties trop chaudes.
4. Impossibilité de démarrer à vide ou à faible charge
Phénomène :
Il ne peut pas démarrer à vide ou à faible charge, et Vcc passe sans cesse de la tension de démarrage à la tension d'arrêt.
raison :
À vide ou à faible charge, la tension induite de l'enroulement Vcc est trop faible et entre dans un état de redémarrage répété.
Solution :
Augmentez le nombre de tours de l'enroulement Vcc, réduisez la résistance de limitation du courant Vcc et ajoutez une charge fictive de manière appropriée. Si vous augmentez le nombre de tours de l'enroulement Vcc et réduisez la résistance de limitation du courant Vcc, Vcc devient trop élevé en cas de forte charge. Veuillez vous référer à la méthode de stabilisation de Vcc.
5. Impossible de recharger après le démarrage
Causes et solutions :
1)Vcc est trop élevé en cas de forte charge
En cas de forte charge, la tension induite par l'enroulement Vcc est élevée, ce qui fait que Vcc est trop élevée et atteint le point OVP du circuit intégré, ce qui déclenche la protection contre les surtensions du circuit intégré, entraînant l'absence de sortie. Si la tension augmente encore et dépasse la capacité du circuit intégré à la supporter, ce dernier sera endommagé.
2) La limite de courant interne est déclenchée
a. Le point de limitation du courant est trop bas
En cas de forte charge ou de charge capacitive, si le point de limitation du courant est trop bas, le courant traversant le MOSFET sera limité et insuffisant, ce qui se traduira par une sortie insuffisante. La solution consiste à augmenter la résistance de la broche de limitation de courant et à élever le point de limitation de courant.
b. La pente ascendante du courant est trop importante
Si la pente ascendante est trop importante, la valeur de crête du courant sera plus élevée, ce qui déclenchera facilement la protection interne de limitation du courant. La solution consiste à augmenter l'inductance sans saturer le transformateur.
6. Puissance d'entrée élevée en mode veille
Phénomène :
Vcc est insuffisant à vide ou à faible charge. Cette situation entraînera une puissance d'entrée trop élevée et une ondulation de sortie trop importante à vide ou à faible charge.
raison :
La raison pour laquelle la puissance d'entrée est trop élevée est que lorsque Vcc est insuffisante, le circuit intégré entre dans un état de démarrage répété et nécessite fréquemment une tension élevée pour charger le condensateur Vcc, ce qui entraîne des pertes dans le circuit de démarrage. S'il y a une résistance en série entre la broche de démarrage et la haute tension, la consommation d'énergie de la résistance sera plus importante à ce moment-là, de sorte que le niveau de puissance de la résistance de démarrage doit être suffisant. Le circuit intégré de puissance n'est pas entré en mode rafale ou est entré en mode rafale, mais la fréquence de rafale est trop élevée, les temps de commutation sont trop nombreux et la perte de commutation est trop importante.
Solution :
Ajustez les paramètres de rétroaction pour réduire la vitesse de rétroaction.
7. La puissance du court-circuit est trop importante
Phénomène :
Lorsque la sortie est court-circuitée, la puissance d'entrée est trop importante et Vds est trop élevé.
raison :
Lorsque la sortie est court-circuitée, il y a de nombreuses impulsions répétitives et la valeur de crête du courant de commutation est très élevée. La puissance d'entrée est alors trop importante et le courant de commutation stocke trop d'énergie dans l'inductance de fuite, ce qui fait que Vds est élevé lorsque l'interrupteur est désactivé. Il existe deux possibilités pour que l'interrupteur cesse de fonctionner lorsque la sortie est court-circuitée :
1) Le déclenchement de l'OCP permet d'arrêter immédiatement l'action de commutation.
a. Déclencher l'OCP de la broche de rétroaction ;
b. L'action de l'interrupteur s'arrête ;
c.Vcc chute à la tension d'arrêt du circuit intégré ;
d.Vcc remonte à la tension de démarrage du circuit intégré et redémarre.
2) Déclenchement de la limite de courant interne
Lorsque cela se produit, le rapport cyclique disponible est limité et l'action de commutation est arrêtée en comptant sur la chute de Vcc jusqu'à la limite inférieure de l'UVLO. Cependant, le temps de chute de Vcc est plus long, c'est-à-dire que l'action de commutation est maintenue plus longtemps, et la puissance d'entrée sera plus importante.
a. Déclenchement de la limite de courant interne, le cycle de fonctionnement est limité ;
b.Vcc chute à la tension d'arrêt du circuit intégré ;
c. L'action de l'interrupteur s'arrête ;
d.Vcc remonte à la tension de démarrage du circuit intégré et redémarre.
8. Rebond de sortie à vide et à faible charge
Phénomène :
Lorsque la sortie est à vide ou légèrement chargée et que la tension d'entrée est coupée, la sortie (par exemple 5V) peut avoir une forme d'onde de rebond de tension comme le montre la figure ci-dessous.
raison :
Lorsque l'entrée est désactivée, la sortie 5V chute, Vcc chute également et le circuit intégré cesse de fonctionner. Toutefois, en l'absence de charge ou en cas de charge légère, la tension de l'énorme condensateur d'alimentation du PC ne peut pas chuter rapidement et peut encore fournir une tension importante à la broche de démarrage haute tension. Le courant fait redémarrer le circuit intégré, 5V est à nouveau délivré et rebondit.
Solution :
Insérez une résistance de limitation de courant plus importante en série avec la broche de démarrage, de sorte que lorsque la tension du grand condensateur chute à un niveau relativement élevé, elle n'est pas suffisante pour fournir un courant de démarrage suffisant au circuit intégré. Connectez la broche de démarrage avant le pont redresseur, et le démarrage ne sera pas affecté par la tension du grand condensateur. Lorsque la tension d'entrée est coupée, la tension de la broche de démarrage peut chuter rapidement.
