反激究竟有何難點,實例分析事半功倍

電子星球 發佈 2022-11-28T07:17:31.426007+00:00

關於反激話題,很多電源工程師工作中會遇到不同的問題。其實找到問題的根源,才能對症下藥。下面給大家分享幾篇不錯的文章,供大家學習~詳解開關電源「正激」與「反激」的工作原理與區別本文主要講了開關電源「正激」與「反激」的工作原理和區別,具體的就隨小編來看看吧。

關於反激話題,很多電源工程師工作中會遇到不同的問題。其實找到問題的根源,才能對症下藥。下面給大家分享幾篇不錯的文章,供大家學習~

詳解開關電源「正激」與「反激」的工作原理與區別

本文主要講了開關電源「正激」與「反激」的工作原理和區別,具體的就隨小編來看看吧。

反激式:反激式開關電源是指使用反激高頻變壓器隔離輸入輸出迴路的開關電源。「反激」指的是在開關管接通的情況下,當輸入為高電平時輸出線路中串聯的電感為放電狀態;相反,在開關管斷開的情況下,當輸入為高電平時輸出線路中的串聯的電感為充電狀態。

工作原理: 變壓器的一次和二次繞組的極性相反,這大概也是Flyback名字的由來: a.當開關管導通時,變壓器原邊電感電流開始上升,此時由於次級同名端的關係,輸出二極體截止,變壓器儲存能量,負載由輸出電容提供能量。 b.當開關管截止時,變壓器原邊電感感應電壓反向,此時輸出二極體導通,變壓器中的能量經由輸出二極體向負載供電,同時對電容充電,補充剛剛損失的能量。 反激電路的演變: 可以看作是隔離的Buck/Boost電路:

在反激電路中,輸出變壓器T除了實現電隔離和電壓匹配之外,還有儲存能量的作用,前者是變壓器的屬性,後者是電感的屬性,因此有人稱其為電感變壓器,有時我也叫他異步電感……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/44779.html


採用反激式拓撲結構SMPS測試安全問題

電源、工業控制器、DC-DC 轉換器、DC-AC 逆變器或 UPS 所運用的開關模式電源轉換均具備能效高、尺寸小和重量輕的特點。但對線路供電型開關模式電源進行測試或故障排除期間仍會面臨若干難以應對的安全相關挑戰,這便需要設計人員採取一定的預防措施。

無論是處理高電壓、高溫、線路隔離,還是應對最低負載要求和極高動態範圍的電壓測量,操作都相當有難度。本文將介紹建立一個安全的測試站所需的條件,包括實現輸入功耗控制、線路隔離、寬動態範圍電壓測量和可編程負載控制所需的各類器件。

SMPS 測試安全問題

開關模式電源 (SMPS) 能在最短的轉換時間內打開和關閉高電壓,從而降低功率損耗。典型的線路供電型 SMPS 存在若干安全相關問題。

這是一個採用反激式拓撲結構的線路供電型電源。該電路的初級側以黃色突出顯示,對線路(電源)輸入進行全波整流並將其應用於初級軌。這意味著若使用 120 伏線路,高壓軌和低壓軌之間出現的電壓電平約為 340 伏,若使用 240 伏線路,該值會高於 670 伏。使用 15 伏以下電壓的技術人員和工程師可能需要知悉,這些電壓可能會致命,所以使用這些器件時必須格外小心。

此整流線路電壓將存儲於初級儲能電容器 C2 上。也就是說,即使將該電源與線路斷開,儲能電容器上所存儲的電荷還是有風險。進行故障排除前,應將電源與線路斷開連接,並利用電阻器小心謹慎地對主要儲能電容器放電。

開關 FET Q2 會在高壓軌和低壓軌之間切換。即使以高效方式運行,此電晶體也會變得很熱,而且它通常會被安裝在散熱器上。散熱器周圍的測試操作員應謹慎行事,以防被燒傷。

請注意,該電源的初級和次級區段會採用反激式變壓器 L2 和光隔離耦合器 Q4 進行電隔離。次級區段在負極 (-) 輸出端接地,初級區段不接地。若使用接地輸入儀器(如示波器)進行故障排除,這種接地方式便有問題。將示波器探頭的接地連接端與電源初級側的元件連接可能會導致短路,而且還會損壞主要元件和示波器。

SMPS 通常需要滿足一定的最低負載要求才能運行;若負載不得當,電源通常會關閉……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/41529.html


反激開關MOS電流波形轉折點的剖析

反激開關MOSFET 源極流出的電流(Is)波形的轉折點的分析。

很多工程師在電源開發調試過程中,測的的波形的一些關鍵點不是很清楚,下面針對反激電源實測波形來分析一下。

問題一,一反激電源實測Ids電流時前端有一個尖峰(如下圖紅色圓圈裡的尖峰圖),這個尖峰到底是什麼原因引起的?怎麼來消除或者改善?

大家都知道這個尖峰是開關MOS開通的時候出現的,根據反激迴路,Ids電流環為Vbus經變壓器原邊、然後經過MOS再到Vbus形成迴路。本來原邊線圈電感特性,其電流不能突變,本應呈線性上升,但由於原邊線圈匝間存在的分布電容(如下圖中的C),在開啟瞬間,使Vbus經分存電容C到MOS有一高頻通路,所以形成一時間很短尖峰。

下面再上兩個英文資料,上面的C在下圖中等效於Cp或者是Ca

經分析,知道此尖峰電流是變壓器的原邊分布參數造成,所以要從原邊繞線層與層指尖間著手,可以加大間隙來減少耦合,也可以儘量設計成單層繞組。

例如變壓器儘量選用Ae值大的,使設計時繞組圈數變少減少了層數,從而使層間電容變小。也可減少線與線之間的接觸面,達到減少分布電容的目的。如三明治繞法把原邊分開對此尖峰有改善,還能減少漏感。當然,無論怎樣不能完全避免分布電容的存在,所以這個尖峰是不能完全消除的。並且這個尖峰高產生的振盪,對EMI不利,實際工作影響倒不大。但如果太高可能會引起晶片過流檢測誤觸發。

所以電源IC內部都會加一個200nS-500nS的LEB Time,防止誤觸發,就是我們常說的消隱。

問題二,開關MOS關端時,IS電流波形上有個凹陷(如下圖紅色圈內的電流波形的凹陷)這是怎麼回事?怎麼改善?

說這個原因之前先對比下mos漏極電流Id與mos源極電流Is的波形。

實測Id波形如下

從上面的這兩個圖中看出,ID比IS大一點是怎麼回事?其實Is 是不等於Id的,Is = Id+Igs(Igs在這裡是負電流,Cgs的放電電流如下圖),那A,B 兩點波形,就容易解釋了……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/39892.html


一種UC3842在反激電路中炸管的情況分析

UC3842的經典程度自是不用小編多說,很多經典的設計都是利用這款晶片為基礎的。因此對於新手來說,很多人也會選擇UC3842來進行入門的學習。在反激電源當中,UC3842是最為常見的核心器件,因此UC3842在反激開關電源中出現的問題也最多。本文就為大家分析一種UC3842在反激開關電源中上電後炸管的情況。

在使用UC3842製作反激開關電源時,在測試過程中出現了上電保險管爆炸的現象。即便增加了軟起動也無濟於事,甚至修改變壓器參數也沒有效果。這種情況應該怎麼解決?圖1為原理圖,圖2為PCB圖,磁芯為EI28。

解決方法之一就是將保險去掉,用直流穩壓電源給3842單獨供電,直到將系統調試穩定再恢復反饋供電繞組繼續調試。輸入端不要直接220V,需要通過一個調壓器來緩衝,再接低電壓後慢慢上電。這樣方便能夠慢慢找出錯誤發生的真正原因。

經過仔細的尋找,可以發現原因是R25損壞,R25就是與C22構成RC濾波的那個電阻。其損壞的結果就是晶片就沒法進行電流檢測,也可以解釋之前為什麼沒有驅動波形。

這種錯誤情況的發生往往伴隨變壓器的嘯叫,而且帶載能力也會減弱。此時ds電容可以吸收MOS關斷時候引起的雜波,會使紋波變好,但是效率會出現下降……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/34958.html


一種以VIPER22A為基礎的反激打嗝情況

由於其高度的集成性,VIPER22A能夠以極小的體積為前提來幫助開發者降低成本,簡化電路設計。因此很多開發者都喜歡在電路設計中使用VIPER22A,但隨著使用面積的廣泛,以VIPER22A為基礎的電路設計總會出現這樣或那樣的問題,本文就將針對VIPER22A當中一種反激開關電源的打嗝問題進行分析。

本例是使用VIPER22A做的5V開關電源,通電在4.6V-5V之間階梯上升(反覆),TL431在2.2V-2.5V之間跳動,晶片電壓在8V-12V跳動,但是當接上20R負載在E4兩端時5V輸出便恢復正常。那麼為什麼會出現這種現象呢?是不是因為供給晶片的輔助繞組電壓不夠?

將R6改成390R,R11改成150R之後,輸出就變成了穩定的6V(空載或帶載),此時變壓器打嗝現象也停止。

其實想要解決這個問題非常簡單,那就是直接短接R10,做出這個改動就能使電路恢復正常,那麼關於R6的改動呢?首先要做的,就是不要增加匝數,它最低是8.4V,只不過啟動時要衝過14.5V才能正常工作,在正常工作下VDD電壓越低越好,有利於電源功耗降低。

輔助繞組的輸出電壓不但和匝比有關,還和當前的占空比有關,空載時占空比減到最小,輔助繞組輸出電壓無法維持正常工作,只有當帶載後占空比增大,輔助繞組輸出電壓才能維持正常工作。增加輔助繞組匝數後,在空載的時候就能輸出正常電壓。

通過以上的介紹,大家是否對於VIPER22A有了進一步的理解呢?當然,VIPER22A的反激開關電源電路出現打嗝的原因不僅僅是這一種,還有很多原因都會造成打嗝現象的發生。本文只是針對其中的一種情況進行了舉例分析,如果在設計中真的出現了類似的錯誤,那麼大家便可以參考文中的方式來進行解決……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/34957.html


實例講解 VIPER22A反激電路全部擊穿的解決

VIPER22A是一款擁有高度整合性的晶片,因此很多人在設計之初都會選擇這款晶片。當然在開關電源中這款晶片的應用也同樣十分廣泛。但應用廣泛所帶來的現象就是人們會遇到這樣那樣的問題。這些問題雖然不是VIPER22A產生的,但也都與VIPER22A有關。本文就將對於一種VIPER22A在反激開關電源的設計錯誤進行實例分析。

開關電源原理圖如圖1。

變壓器參數:

工作頻率:60KHz;

磁芯研磨中柱,氣隙:0.17mm(參考值);

最大磁通密度:500V,0.5A,小於0.25T;

N1:160T,2UEW,0.2*1C,密繞4層,2層與2層之間加絕緣紙或者絕緣膠帶隔離(參考);

N2:11T,2UEW,0.5*1C;

N3:13T,2UEW,0.2*1C;

不同線圈之間包3層絕緣紙或絕緣膠帶隔離。

成品參數:

1-3:電感量(1kHz/1V)2.8-3.5Mh;

1-3:直流電阻<=4Ohm;

問題的提出

在上電時(AC250V),VIPER22A的PIN1到PIN4全部熔斷,整流橋全部擊穿,初步懷疑是上電時濾波電容的ESR衝擊造成,後來在輸入單相零線上加了10歐的NTC電阻。但隨後出現了新的問題。

在對以上的問題進行解決之後,第二個問題誕生了。在加裝防止ESR衝擊的措施後,在實驗中進行斷電後等待大概10s,再次上電(AC220V),VIPER22A的PIN1-PIN4全部熔斷,整流橋全部擊穿,變壓器正反饋繞組上的整流管D2擊穿,連接該端的光耦也出現損壞。這個問題是不是變壓器漏感沒有得到抑制,或充分吸收造成的呢?

下圖是VIPER22A的原理簡圖和引腳圖:

這個問題看似複雜,但實際上是一個非常典型的基礎類問題,想要解決並不困難。熟悉開關電源的朋友一定都知道,在開關電源的設計過程中,必須要加上「震盪」否則就會產生直通,直接造成電路炸毀。本文的案例似乎並沒有對震盪進行設置。並且引腳和變壓器也有接反的跡象。

經過以上的分析,可以看到基礎知識在電路設計初期是多重要。遺漏任何知識點都有可能造成電路的設計失敗。本文對於一種VIPER22A反激開關電源電路設計情況中發生的錯誤進行了分析,並最終給出了解決的方法……

原文連結:https://www.dianyuan.com/article/34558.html


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2021-10-04T04:00:16.413067+00:00

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