第一次设计和测试反激式电源
没有经过测试的产品往往会带给人“意外的惊喜”,而对于电源设计师而言,第一次给新设计上电时往往会有同样的顾虑。在很多情况下,设计师总会发现自己无意间损坏了元件或是发现了隐藏的设计缺陷。下文以详细的步骤介绍了安全执行此项重要任务和确保电源功能正常的操作过程。此外,还提供了一些额外信息的有用链接,可帮助您排除在设计中遇到的特定问题。
在执行本文所述的测试之前,您需要准备一个交流电源供应器及一个自耦变压器、一个瓦特表、至少四个万用表(其中两个应具有高精度电流量程)、一个带有高压探针的示波器、一个电流探针、一个电子负载和您的实际负载。测试时间将会持续一到两个小时。最后,为预防起见,如果您的设计所采用的印刷电路板符合您的器件制造商所规定的布局指南,我们建议您只执行这些测试。使用实验用面包板或原始样板会将不合需要的寄生元件引入电路,这样会影响电源的正常工作。此外,许多实验用面包板都无法承载开关电源所产生的电流水平,并且在这些电路板上非常难以控制爬电距离和电气间隙。
测试低电压工作
开始测试时,应先简单目测检查电路板,确保所有极性组件都已正确插装。虽然这种情况并不常见,但一个元件插装错误却能导致破坏性故障。
接下来检查电源在低压输入下的共组情况。要完成这项任务,您必须禁用器件的欠压锁定功能(如果已启用的话)。通常情况下,需要将欠压(UV)电阻从电路板上卸除。在下面的示例电路中,欠压(UV)电阻连接在DC总线和Power Integrations的TOPSwitch-HX器件的M引脚之间,该器件是一款集成式高效率电源转换IC,它集成了一个700 V功率MOSFET,可用于反激式电源。在本例中,必须卸除电路图中突出显示的电阻,并使M引脚与源极短路。如果您使用的是其他器件,通常可参阅器件的数据手册来确定应使用的正确元件和禁用UV功能的方法。
图1 欠压(UV)电阻
资料来源:Power Integrations
接下来,将两个短导线焊接到输入电容的负极和正极端子上,用作测试点。为了正确验证低电压工作情况,您需要在施加低AC输入电压的过程中,监测输入电容的输出电压和DC总线电压。将一个万用表连接到电路板的输出端子,并将另一个万用表连接到输入电容,利用两个测试点进行监测。这两个万用表都应设置为读取DC电压。
如果您的设计采用多路输出,可将负载电阻连接到主稳压输出以外的任何输出。确保负载电阻的大小应能够吸收为每个输出指定的最小负载。这样可防止这些输出电压因峰值充电而超出规格范围。如果没有为输出指定最小负载,那么选择电阻吸收5 mA的输出电流。
将AC输入导线连接到电路板。进行检查以确保AC输入正确连接到电源的输入端子,而不是连接到DC输出。AC输入连接错误可严重损坏电源。
本测试还要求测量AC输入功率。在AC输入通道中设置一个瓦特表,对其进行配置以测量操作手册中列出的AC电压、电流及输入功率。如果没有瓦特表可用,可将第三个万用表与AC输入串联,设置为测量AC电流。再将第四个万用表连接到电源输入端子,测量AC电压。
然后,确保自耦变压器或交流电源供应器设置为零,然后将其开启。将输入电压慢慢提高到10 VAC左右。瓦特表或输入万用表上的AC输入电压应有所升高。如果没有升高,应确认您的交流电源供应器是否配置正确。您还应该看到DC总线电压在您施加AC电压的过程中不断增大。
如果您使用的是瓦特表,稳态AC输入功率应小于15 mW。如果您使用的是两个万用表,稳态AC电流读数应小于10 mA。输入功率或AC电流增大表示电路板发生故障。如果情况属实,依次关闭交流电源供应器、断开AC输入,然后参阅www.powerint.com/en/pi-university/courses/fixing-flyback-supply-with-no-output中的信息以帮助确定和解决问题。
启动和稳压
如果输入功率小于15 mW,则继续将电压增大到50 VAC。检查DC输出电压。如果输出处于稳压状态、自动重启动状态,或者输出电压表上的电压读数大于0.1 V,则说明的电路板未受损且功能正常。
继续将AC输入电压增大至指定的最小输入电压。如果您的设计仍无法启动或达到稳压,请参见链接www.powerint.com/en/pi-university/courses/fixing-flyback-supply-where-output-fails-reach-regulation。完成本测试后,关闭AC输入,将输入导线从电路板断开,将输入电容放电至安全的电压水平。此外,将万用表从DC大容量电容断开。
接下来,您需要监测漏极开关波形。断开电路板上的漏极走线,插入一个电流环。确保此断开点介于电源转换器件漏极引脚与箝位电路中的任何元件之间。这样可
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