初次设计反激电源式电源步骤
本关系式计算出变压器初级电感量的近似值:V = L Δi/Δt
MOSFET导通后,变压器初级侧的电压将近似等于平均DC总线电压。电感中的电流等于漏感电流。调整该公式后,我们可以计算出L值:L = V Δt/Δi
将计算得出的值与PI Expert中的指定值进行比较。如果计算值超出给定的容差范围,则需联系变压器制造商以解决这一问题。
第17章:初始电流尖峰
接下来,检查在MOSFET导通后随即出现的高初始电流。切断交流电源供应器,将高压示波器探针重新连接到MOSFET两端,测量漏极开关电压。然后,施加指定的最大AC输入电压,并将电源负载增至满载。设定示波器,以便同时显示MOSFET电压和电流,并在漏极电压的上升沿触发。调宽时基范围,以便监测一个完整的开关周期。
前沿消隐功能,在MOSFET导通后立即将流限传感器禁止一段时间。这样可防止初始电流尖峰触发流限,使其提前结束电流脉冲。不过,如果导通尖峰大于正常值,还是会触发器件的初始流限,并使传输到输出的功率受到限制。
PI前沿消隐功能
在指定的最低输入电压下重复此测量。如果电源设计为在低压下以连续导通模式工作,则初始电流基值将会增大初始电流尖峰。
第18章:偏置绕组电压
如果您在设计中采用了偏置绕组,则需关断AC输入并连接一个示波器电压探针,然后进行设置,测量偏置绕组输出滤波电容上的DC电压。必要时,可将两个短接导线焊接到电路板背面,用作测试点。然后,施加最小的AC输入电压,并移除电源输出上的所有负载。
通过示波器测量并记录偏置绕组电容在整个周期内的最低电压。如果测量的最低偏置绕组电压低于8 V,则可导致您的电源出现稳压问题。要解决此问题,您需要增加偏置绕组的圈数以增大电压。我们建议您在重新检测原型设计的电压之前,每次只添加一个线圈。添加过多线圈将导致偏置绕组电压大幅升高,从而加大设计的空载功耗。建议空载时的最低偏置绕组电压应大于8 V,但小于约9 V。在有些设计中,增大偏置绕组滤波电容的值可提供足够的维持时间,使最低偏置绕组电压升至8 V以上。
第19章:输出二极管反向峰值电压(PIV)
接下来,检测输出二极管的PIV。首先,关断AC输入,并断开电路板上的所有示波器探针。然后,在待测量的输出二极管上连接一个低压探针,如下图所示,将接地线夹和探针尖分别连接到阴极和阳极。另外,我们还插入了一个电流探针,与输出二极管串联,用于查看二极管电流。不过,您在测量时并不一定要这样做。
施加最大的AC输入电压,并将电源负载增至满载。观察示波器上显示的DC电压时,您将发现:在二极管导通时二极管上的电压接近零值,二极管关断时电压迅速回复为负值。该负电压即为逆向电压。在任何测量点测量二极管出现的最高负电压,然后将该测量值与二极管的PIV额定值进行比较。如果测量值等于或大于二极管额定值,那么该二极管将在尚未达到预期的元件寿命之前就会失效。
为提高元件的现场可靠性,Power Integrations建议在PIV测量值与二极管额定值之间维持20%的裕量。如果您的二极管不符合这些要求,请换用PIV额定值更大的二极管,或者对二极管缓冲电路进行优化。
第20章:满载效率
接下来,测量并记录电源在最低和最高AC输入电压下的满载效率。如果满载效率比PI Expert预测值低出5%或更多,则需要解决此问题。
第21章:元件温度
测量设计中关键元件的温度,其中包括二极管、电解电容、共模扼流圈、变压器磁芯、绕组以及Power Integrations器件。执行这些测量应满足以下条件:电源满载,且电源已在室温下工作大约20分钟。分别测量最小和最大AC输入电压下的温度。不过,温度通常在低压时最高。
不断增大所测室温的温度到指定的最高环境温度,以接近最差条件的环境温度。将这些估计温度与元件数据手册中的最大工作温度进行比较。在进行比较时,确保将您设计中的任何降额要求纳入考量。
您可以降低元件额定温度,以满足特定安全要求或延长元件使用寿命。例如,电解电容的允许工作温度与元件的预期使用寿命成函数关系。一个额定温度105℃、额定使用寿命2,000小时的电容,在70℃下连续工作时,其预期使用寿命可达到约20,000小时。为便于参考,这里提供了部分主要元件的温度降额值。
如果发现某个元件或PCB变色,或是某个元件冒烟,请立即关断AC输入并解决这一问题。
第22章:输出电压纹波
现在,测量输出电压纹波,确定它处在设计指定的限值范围内。如果超出指定范围,或发现输出有明显的振荡,请参照PI University的故障诊断课程解决这一问题。
第23章:以最终负载启动
最后,关断AC输入,将电子负载从电源输出移
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