A fonte de alimentação comutada é uma fonte de alimentação que utiliza tecnologia de energia moderna para controlar a relação de tempo de ativação e desativação do transístor de comutação para manter uma tensão de saída estável. A fonte de alimentação comutada é composta por controlo de modulação de largura de impulso (PWM) (transístor de efeito de semi-campo de óxido metálico). A direção do desenvolvimento da tecnologia moderna de eletrónica de potência está a mudar da eletrónica de potência tradicional, que resolve principalmente problemas com tecnologia de baixa frequência, para a eletrónica de potência moderna, que resolve principalmente problemas com tecnologia de alta frequência. Na aplicação da tecnologia de eletrónica de potência e de vários sistemas de alimentação eléctrica, a tecnologia de comutação da alimentação eléctrica está no centro. Segue-se uma breve análise das dificuldades na depuração das fontes de alimentação comutadas para sua referência.
Quais são as dificuldades na depuração de fontes de alimentação comutadas? Respostas às oito perguntas mais comuns
Índice
1. Fenómeno de saturação do transformador
Ao arrancar com uma tensão de entrada alta ou baixa (incluindo carga leve, carga pesada, carga capacitiva), curto-circuito na saída, carga dinâmica, temperatura elevada, etc., a corrente através do transformador (e do tubo de comutação) aumentará de forma não linear. Quando este fenómeno ocorre, o valor de pico da corrente não pode ser previsto e controlado, o que pode levar a sobretensões de corrente e aos consequentes danos por sobretensão no tubo de comutação.
É fácil produzir situações de saturação:
1) A indutância do transformador é demasiado grande;
2) Demasiado poucas voltas;
3) O ponto de corrente de saturação do transformador é menor do que o ponto de limite máximo de corrente do CI;
4) Não há arranque suave.
Solução:
1) Reduzir o ponto limite de corrente do CI;
2) Reforçar o arranque suave para que o envelope de corrente através do transformador aumente mais lentamente.
2. Vds é demasiado elevado
Requisitos de tensão para Vds:
Nas piores condições (tensão de entrada mais elevada, carga máxima, temperatura ambiente mais elevada, arranque da alimentação ou teste de curto-circuito), o valor máximo de Vds não deve exceder 90% das especificações nominais.
Formas de reduzir Vds:
1) Reduzir a tensão da plataforma: Reduzir a relação entre as voltas primárias e secundárias do transformador;
2) Reduzir a tensão de pico:
a. Reduzir a indutância de fuga.
A indutância de fuga do transformador armazena energia quando o tubo de comutação é ligado, o que é a principal razão para gerar este pico de tensão. A redução da indutância de fuga pode reduzir a tensão de pico;
b. Ajustar o circuito de absorção:
① Utilizar tubo TVS;
② Utilizar um díodo mais lento, que por si só pode absorver uma certa quantidade de energia (pico);
③ A inserção de um resistor de amortecimento pode tornar a forma de onda mais suave e ajudar a reduzir a EMI.
3. A temperatura do CI é demasiado elevada
Causas e soluções:
1) A perda interna do MOSFET é demasiado grande:
A perda de comutação é demasiado grande e a capacitância parasita do transformador é demasiado grande, o que resulta numa grande área cruzada entre a corrente de ativação e desativação do MOSFET e Vds. Solução: Aumentar a distância entre os enrolamentos do transformador para reduzir a capacitância entre camadas. Tal como quando os enrolamentos são enrolados em várias camadas, adicione uma camada de fita isolante (isolamento entre camadas) entre as camadas.
2) Má dissipação de calor:
Uma grande parte do calor do CI é conduzida para a placa de circuito impresso e para a folha de cobre nela contida através dos pinos. A área da folha de cobre deve ser aumentada tanto quanto possível e deve ser aplicada mais solda.
3) A temperatura do ar à volta do CI é demasiado elevada:
O CI deve estar num local com um fluxo de ar suave e deve ser mantido afastado de peças demasiado quentes.
4. Incapacidade de arranque em vazio ou com carga ligeira
Fenómeno:
Não consegue arrancar sem carga ou com carga ligeira e Vcc salta repetidamente da tensão de arranque para a tensão de paragem.
razão:
Em vazio ou com carga ligeira, a tensão induzida do enrolamento Vcc é demasiado baixa e entra num estado de reinício repetido.
Solução:
Aumente o número de voltas do enrolamento de Vcc, reduza a resistência limitadora de corrente de Vcc e adicione uma carga fictícia de forma adequada. Se aumentar o número de voltas do enrolamento de Vcc e reduzir a resistência de limitação da corrente de Vcc, Vcc torna-se demasiado elevado sob carga pesada. Consulte o método de estabilização de Vcc.
5. Não é possível recarregar após o arranque
Causas e soluções:
1)Vcc é demasiado elevado durante uma carga pesada
Sob carga pesada, a tensão induzida pelo enrolamento de Vcc é elevada, fazendo com que Vcc seja demasiado elevado e atinja o ponto OVP do CI, o que accionará a proteção contra sobretensão do CI, provocando a ausência de saída. Se a tensão aumentar ainda mais e exceder a capacidade do CI para a suportar, o CI ficará danificado.
2) O limite interno de corrente é acionado
a. O ponto limite de corrente é demasiado baixo
Sob carga pesada ou carga capacitiva, se o ponto de limite de corrente for demasiado baixo, a corrente que flui através do MOSFET será limitada e insuficiente, resultando numa saída insuficiente. A solução é aumentar a resistência do pino de limitação de corrente e aumentar o ponto de limitação de corrente.
b. O declive ascendente atual é demasiado grande
Se o declive ascendente for demasiado grande, o valor de pico da corrente será maior, o que fará disparar facilmente a proteção interna de limitação de corrente. A solução é aumentar a indutância sem saturar o transformador.
6. Elevada potência de entrada em modo de espera
Fenómeno:
Vcc é insuficiente em vazio ou com carga ligeira. Esta situação fará com que a potência de entrada seja demasiado elevada e a ondulação de saída seja demasiado grande em vazio ou com pouca carga.
razão:
A razão pela qual a potência de entrada é demasiado elevada é que, quando Vcc é insuficiente, o CI entra num estado de arranque repetido e necessita frequentemente de alta tensão para carregar o condensador Vcc, causando perdas no circuito de arranque. Se existir uma resistência em série entre o pino de arranque e a alta tensão, o consumo de energia da resistência será maior nesta altura, pelo que o nível de energia da resistência de arranque deve ser suficiente. O CI de potência não entrou no modo Burst ou entrou no modo Burst, mas a frequência Burst é demasiado elevada, os tempos de comutação são demasiados e a perda de comutação é demasiado grande.
Solução:
Ajustar os parâmetros de feedback para reduzir a velocidade de feedback.
7. A potência de curto-circuito é demasiado elevada
Fenómeno:
Quando a saída está em curto-circuito, a potência de entrada é demasiado grande e Vds é demasiado elevado.
razão:
Quando a saída está em curto-circuito, há muitos impulsos repetitivos e o valor de pico da corrente de comutação é muito grande. Isto faz com que a potência de entrada seja demasiado grande e a corrente do comutador armazene demasiada energia na indutância de fuga, fazendo com que Vds seja elevado quando o comutador é desligado. Existem duas possibilidades para que o interrutor deixe de funcionar quando a saída é colocada em curto-circuito:
1) O acionamento do PCO pode parar imediatamente a ação de comutação
a. Acionar o PCO do pino de realimentação;
b. A ação do interrutor pára;
c.Vcc desce para a tensão de encerramento do CI;
d.Vcc sobe novamente para a tensão de arranque do CI e reinicia.
2) Acionamento do limite interno de corrente
Quando isto acontece, o ciclo de funcionamento disponível é limitado e a ação de comutação é interrompida, dependendo da queda de Vcc para o limite inferior de UVLO. No entanto, o tempo de queda de Vcc é mais longo, ou seja, a ação de comutação é mantida durante mais tempo, e a potência de entrada será maior.
a. Acionamento do limite de corrente interno, o ciclo de funcionamento é limitado;
b.Vcc desce para a tensão de encerramento do CI;
c. A ação do interrutor pára;
d.Vcc sobe novamente para a tensão de arranque do CI e reinicia.
8. Ressalto de saída em vazio e em carga ligeira
Fenómeno:
Quando a saída está sem carga ou com carga ligeira e a tensão de entrada está desligada, a saída (como 5V) pode ter uma forma de onda de salto de tensão, como se mostra na figura abaixo.
razão:
Quando a entrada é desligada, a saída de 5V cairá, Vcc também cairá e o IC deixará de funcionar. No entanto, quando não há carga ou carga leve, a tensão do enorme capacitor de alimentação do PC não pode cair rapidamente e ainda pode fornecer uma grande tensão ao pino de inicialização de alta tensão. A corrente faz com que o IC reinicie, 5V é emitido novamente e salta.
Solução:
Inserir uma resistência limitadora de corrente maior em série com o pino de arranque, de modo a que, quando a tensão do condensador grande desce para um nível relativamente elevado, não seja suficiente para fornecer corrente de arranque suficiente ao CI. Ligue o arranque antes da ponte rectificadora, e o arranque não será afetado pela tensão do condensador grande. Quando a tensão de entrada é desligada, a tensão do pino de arranque pode cair rapidamente.
