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1.變壓器飽和

變壓器飽和現(xiàn)象

當(dāng)變壓器（和開(kāi)關(guān)管）在高電壓或低電壓輸入（包括輕、重或電容性負(fù)載）、輸出短路、動(dòng)態(tài)負(fù)載或高溫下接通時(shí)，通過(guò)變壓器（和切換管）的電流非線性增長(zhǎng)。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，峰值電流值無(wú)法預(yù)測(cè)或調(diào)節(jié)，這可能導(dǎo)致電流過(guò)大，并因過(guò)電壓而損壞開(kāi)關(guān)管。

變壓器飽和時(shí)的電流波形

變壓器飽和時(shí)的電流波形

它容易飽和：

1） 變壓器的電感太大；

2） 圈數(shù)太少；

3） 變壓器的飽和電流點(diǎn)小于IC的最大限流點(diǎn)；

4） 沒(méi)有軟啟動(dòng)。

解決方案：

1） 降低IC的限流點(diǎn)；

2） 加強(qiáng)軟啟動(dòng)，使通過(guò)變壓器的電流包絡(luò)上升得更慢。

當(dāng)前信封

2.Vds過(guò)高

Vds的應(yīng)力要求：

在最壞條件下（最高輸入電壓、最重負(fù)載、最差環(huán)境溫度、通電或短路測(cè)試），Vds的最大值不應(yīng)超過(guò)規(guī)定規(guī)格的90%。

降低Vds的方法：

1） 降低平臺(tái)電壓：降低變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的匝數(shù)比；

2） 降低尖峰電壓：

1.降低漏感：

當(dāng)開(kāi)關(guān)接通時(shí)，變壓器的漏電感儲(chǔ)存能量，這是峰值電壓的主要原因。峰值電壓可以通過(guò)降低泄漏電感來(lái)降低。

2.調(diào)整吸收電路：

① 使用TVS管；

② 使用較慢的二極管，二極管本身可以吸收一定量的能量（尖峰）；

③ 插入阻尼電阻器可以使波形更平滑，并有助于減少EMI。

3.集成電路溫度過(guò)高

原因及解決方案：

1） 內(nèi)部MOSFET損耗過(guò)大：

開(kāi)關(guān)損耗過(guò)高，變壓器的寄生電容過(guò)高，導(dǎo)致MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷電流與Vds之間存在巨大的交叉區(qū)域。解決方案：增加變壓器繞組的距離以減少層間電容，或者如果繞組是多層纏繞的，則在層間增加一層絕緣帶（層間絕緣）。

2） 散熱不良：

將熱量傳遞到PCB的引腳及其上的銅箔是IC熱量的相當(dāng)一部分。應(yīng)使用更多的焊料，并應(yīng)盡可能擴(kuò)大銅箔的面積。

3） IC周圍的空氣溫度過(guò)高：

IC應(yīng)位于氣流良好的地方，并應(yīng)遠(yuǎn)離零件溫度過(guò)高的零件。

4.空載，輕載不能啟動(dòng)

現(xiàn)象：

無(wú)負(fù)載，輕負(fù)載無(wú)法啟動(dòng)，Vcc從啟動(dòng)電壓和關(guān)閉電壓反復(fù)來(lái)回跳躍。

原因：

在空載和輕載條件下，Vcc繞組的感應(yīng)電壓過(guò)低，進(jìn)入重復(fù)重啟狀態(tài)。

解決方案：

增加Vcc繞組匝數(shù)，降低Vcc限流電阻，并正確添加假負(fù)載。在增加Vcc繞組匝數(shù)和減小Vcc限流電阻器后，如果Vcc在重負(fù)載下變得過(guò)高，請(qǐng)參考穩(wěn)定Vcc的程序。

5.啟動(dòng)后無(wú)法重新加載

原因及解決方案：

1） 重新加載時(shí)Vcc過(guò)高

當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，Vcc繞組的感應(yīng)電壓較高，當(dāng)Vcc過(guò)高并達(dá)到IC的OVP點(diǎn)時(shí)，IC的過(guò)電壓保護(hù)被觸發(fā)，導(dǎo)致沒(méi)有輸出。如果電壓增加到高于其所能承受的電壓，則IC將被損壞。

2） 觸發(fā)內(nèi)部電流限制

1.限流點(diǎn)過(guò)低

如果在重負(fù)載和電容性負(fù)載下限流點(diǎn)過(guò)低，則通過(guò)MOSFET的電流受到限制而不足，導(dǎo)致輸出不足。增加限流引腳電阻和限流點(diǎn)作為補(bǔ)救措施。

2.電流上升斜率過(guò)大

如果上升斜率過(guò)陡，電流的峰值將更高，內(nèi)部限流保護(hù)將更容易觸發(fā)。在不使變壓器飽和的情況下增加電感是解決方案。

6.備用輸入功率大

現(xiàn)象：

Vcc在無(wú)負(fù)載和輕負(fù)載時(shí)是不足的。這種情況會(huì)導(dǎo)致無(wú)負(fù)載和輕負(fù)載時(shí)輸入功率過(guò)高，輸出紋波過(guò)大。

原因：

輸入功率過(guò)大的原因是，當(dāng)Vcc不足時(shí)，IC進(jìn)入重復(fù)啟動(dòng)的狀態(tài)，這通常需要高電壓來(lái)對(duì)Vcc電容器充電，導(dǎo)致啟動(dòng)電路丟失。如果電阻器串聯(lián)連接在啟動(dòng)引腳和高壓之間，此時(shí)電阻器的功耗會(huì)更高，因此啟動(dòng)電阻器的功率電平應(yīng)該足夠。

電源IC尚未進(jìn)入突發(fā)模式或已進(jìn)入，但突發(fā)頻率過(guò)高，開(kāi)關(guān)持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，開(kāi)關(guān)損耗過(guò)高。

解決方案：

調(diào)整反饋參數(shù)以降低反饋速度。

7.短路功率過(guò)大

現(xiàn)象：

當(dāng)輸出短路時(shí)，輸入功率過(guò)高，Vds過(guò)高。

原因：

輸出短路時(shí)有許多重復(fù)脈沖，同時(shí)開(kāi)關(guān)管電流的峰值非常大，導(dǎo)致輸入功率過(guò)高，開(kāi)關(guān)管電流在漏電感中存儲(chǔ)了過(guò)多的能量，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)Vds過(guò)高。

當(dāng)輸出短路時(shí)，開(kāi)關(guān)管可能會(huì)因以下兩種原因之一而停止工作：

1） 以這種方式觸發(fā)OCP可以使開(kāi)關(guān)動(dòng)作立即停止

1.觸發(fā)反饋引腳的OCP；

2.開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止；

3.Vcc下降到IC關(guān)斷電壓；

4.Vcc上升回到IC啟動(dòng)電壓并重新啟動(dòng)。

2） 觸發(fā)內(nèi)部電流限制

當(dāng)使用該方法時(shí)，可用的占空比受到限制，并且當(dāng)Vcc達(dá)到UVLO的下限時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止；然而，Vcc達(dá)到UVLO的下限所需的時(shí)間更長(zhǎng)，因此開(kāi)關(guān)動(dòng)作維持更長(zhǎng)的時(shí)間段，并且輸入功率更高。

1.觸發(fā)內(nèi)部電流限制，占空比受到限制；

2.Vcc下降到IC關(guān)斷電壓；

3.開(kāi)關(guān)動(dòng)作停止；

4.Vcc上升回到IC啟動(dòng)電壓并重新啟動(dòng)。

解決方案：

1） 減少電流脈沖的數(shù)量，以便在輸出短路時(shí)激活反饋引腳的OCP，從而立即停止開(kāi)關(guān)過(guò)程并減少電流脈沖數(shù)量。這意味著當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，反饋引腳上的電壓應(yīng)該上升得更快。因此，反饋引腳的電容應(yīng)該保持在最小值。

2） 降低峰值電流。

8.空載，輕載輸出紋波過(guò)大

現(xiàn)象：

無(wú)負(fù)載或輕負(fù)載時(shí)Vcc不足。

原因：

當(dāng)Vcc不足時(shí)，振蕩器IC以啟動(dòng)電壓（如12V）和關(guān)閉電壓（如8V）之間的長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間偶爾工作，在長(zhǎng)時(shí)間停止之前向輸出提供短時(shí)間的能量，導(dǎo)致存儲(chǔ)的電容器放電。輸出電壓將下降，因?yàn)闆](méi)有足夠的能量來(lái)保持輸出穩(wěn)定。

解決方案：

可以保證在任何負(fù)載條件下都可以穩(wěn)定地提供Vcc。

現(xiàn)象：

間歇操作的頻率在突發(fā)模式下太低，并且輸出電容器的能量不能在該頻率下保持穩(wěn)定。

解決方案：

在滿足待機(jī)功耗要求的情況下，一定程度上提高間歇工作頻率和輸出電容。

9.過(guò)載和電容性負(fù)載無(wú)法啟動(dòng)

現(xiàn)象：

它可以從輕負(fù)載開(kāi)始，一旦開(kāi)始就可以從重負(fù)載開(kāi)始，但不能從重負(fù)載或大電容負(fù)載開(kāi)始。

一般設(shè)計(jì)要求：

無(wú)論輸入電壓是最低還是最低（如10000uF），輸出電壓都必須在20mS內(nèi)上升到穩(wěn)定值。

原因和解決方案（如果Vcc在其典型操作范圍內(nèi)）：

電容性負(fù)載C＝10000uF被用作以下分析的示例。

根據(jù)規(guī)范，輸出必須在20毫秒內(nèi)上升到穩(wěn)定的輸出電壓（例如5V）。

E=0.5*C*V^2

電容C越高，必須在不到20毫秒的時(shí)間內(nèi)將更多的能量從輸入傳輸?shù)捷敵觥?/p>

芯片F(xiàn)SQ0170RNA

如圖所示，芯片F(xiàn)SQ0170RNA的暗區(qū)的整個(gè)區(qū)域S是所需的能量。1） 提高峰值電流限制點(diǎn)I極限，這允許更大的電感器電流Id：增加連接到Pin4的電阻，來(lái)自內(nèi)部電流源Ifb的分流器更小，并使用PWM比較器作為電流限制參考電壓。正輸入電壓將上升，允許更多的電流通過(guò)MOSFET/變壓器，增加可用的能量。

2） 增加首次啟動(dòng)時(shí)傳輸能量所需的時(shí)間，即延長(zhǎng)Vfb上升時(shí)間（在達(dá)到OCP保護(hù)點(diǎn)之前）。

延長(zhǎng)Vfb的上升時(shí)間

該FSQ0170RNA芯片上的電感電流控制基于Vfb作為參考電壓，Vfb電壓的波形與電感電流包絡(luò)成比例?？刂芕fb的上升時(shí)間可以調(diào)節(jié)電感包絡(luò)的上升時(shí)間，這增加了能量傳輸?shù)臅r(shí)間。

IC的OCP功能是通過(guò)感測(cè)Vfb何時(shí)達(dá)到Vsd（例如6V）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，可以延長(zhǎng)Vfb的上升時(shí)間以使Vfb斜率最小化。

當(dāng)輸出電壓沒(méi)有達(dá)到通常值并且反饋引腳電壓Vfb已經(jīng)達(dá)到保護(hù)點(diǎn)時(shí)，能量傳遞時(shí)間不足。當(dāng)施加重負(fù)載或電容性負(fù)載時(shí)，輸出電壓緩慢上升，施加到光耦的電壓較低，通過(guò)光耦二極管的電流較低，并且光耦光敏管長(zhǎng)時(shí)間處于高電阻狀態(tài)（傾向于關(guān)閉）。連接到反饋引腳的電容器被IC的內(nèi)部電流源更快地充電。如果Vfb在此時(shí)間段內(nèi)攀升到保護(hù)點(diǎn)（例如6V），則MOSFET將被關(guān)斷。由于輸出無(wú)法達(dá)到正常值，啟動(dòng)失敗。

解決方案：

當(dāng)輸出電壓達(dá)到正常值時(shí)，反饋引腳電壓Vfb仍然小于保護(hù)點(diǎn)。使Vfb遠(yuǎn)離保護(hù)點(diǎn)，輕輕爬升，或減小Vfb的斜率，使輸出有足夠的時(shí)間上升到其正常值。

1.如圖所示，增加反饋電容器（C9）會(huì)降低Vfb從D線到A線的上升斜率。然而，如果反饋電容器太大，會(huì)干擾正常工作條件，減緩反饋，并增加輸出紋波。因此，電容不會(huì)波動(dòng)太大。

2.由于方法a的不足，將電容器（C7）與電壓調(diào)節(jié)管（D6，3.3V）串聯(lián)，并與反饋引腳并聯(lián)。當(dāng)Vfb小心時(shí)：如B行所述，這種方法不會(huì)破壞正常工作。

1） 增加反饋引腳電容（包括電壓調(diào)節(jié)器管串電容），這對(duì)非常大的電容性負(fù)載問(wèn)題的影響最?。?/p>

2） 增加峰值電流極限點(diǎn)I極限，以及穩(wěn)態(tài)下的OCP點(diǎn)。在電容負(fù)載和最小輸入的條件下，必須檢查變壓器是否會(huì)飽和。

3） 如果你想保持當(dāng)前的限制點(diǎn)，你應(yīng)該增加R10C11；然而，在超電容性負(fù)載（10000uF）的情況下，5Vsb的上升時(shí)間可能會(huì)增加到20mS以上，因此應(yīng)該檢查這種方法，看看動(dòng)態(tài)響應(yīng)是否受到太大影響；

4） 431的偏置電阻器R10太小，并聯(lián)的431的C11應(yīng)該更大；

5） 為了保證上升時(shí)間，可以同時(shí)使用增加OCP點(diǎn)和增加R10×C11的方法。

10.空載、輕載輸出反跳

現(xiàn)象：

當(dāng)輸出為空載或輕負(fù)載時(shí)，輸入電壓關(guān)閉，輸出（如5V）可能會(huì)出現(xiàn)電壓反彈波形，如下圖所示。

電壓反彈波形

原因：

當(dāng)輸入關(guān)閉時(shí)，5V輸出將減少，Vcc也將減少，IC將停止工作。然而，當(dāng)沒(méi)有負(fù)載或輕負(fù)載時(shí)，大型PC電源和大型電容器的電壓不能快速下降，并且高壓?jiǎn)?dòng)引腳仍然可以接收顯著的電壓。電流重新啟動(dòng)IC。并且5V再次被輸出去抖動(dòng)。

解決方案：

當(dāng)巨大電容器的電壓下降到仍然相當(dāng)高的水平時(shí)，不足以向IC提供足夠的啟動(dòng)電流。因此大的限流電阻器與啟動(dòng)引腳串聯(lián)連接。

巨大的電容器電壓在連接到整流橋之前對(duì)啟動(dòng)沒(méi)有影響。當(dāng)輸入電壓被關(guān)斷時(shí)，起始引腳電壓可能迅速下降。