
反激式开关电源设计与测试步骤.doc
8页反激式开关电源设计与测试步骤(精)首次设计反激电源式电源步骤准备在首次设计电源以前,应保证电源所采纳的印刷电路板切合 Power Integrations 器件数据手册中指定的布局指南假如在实验用面包板或原始样板上搭建设计的电路,会引入好多寄生元件,这样会影响电源的正常工作并且,很多实验用面包板都没法承载开关电源所产生的电流水平,并可能因此受损别的,在这些电路板上特别难以控制爬电距离和电气空隙所需设施在本课程中,您将用到以下设施:1. 一个隔绝式沟通电源供给器或一个自耦变压器2. 一个瓦特表3. 起码四个数字万用表,此中两个拥有高精度电流量程4. 一个带有高压探针的示波器5. 一个电流探针6. 还有您的实质负载第 1 章:术语本课中将屡次使用的两个术语是“稳压”和“自动重启动” 当电源处于稳压状态时,控制器连续接收反应,全部输出电压均保持稳固不变,并处于指定的容差限值内自动重启动是 Power Integrations 器件中内置的一种保护模式处于稳压状态的输出自动重启动在工作时期,假如所耗费的功率大于电源所能供给的功率限值,或许在启动后,电源的输出电压在指定的时间内不可以达到稳压, Power Integrations 器件将进入自动重启动保护模式。
这类设计经过限制电源在故障状况下供给的均匀功率, 可防备元件受损有关特定的自动重启动导通时间,请拜见有关的 Power Integrations 器件数据手册在测试时期,假如发现电源性能与本课程中所描绘的状况不符,或许表现出任何异样特点,请停止测试程序,并参照其余 PI 大学故障诊疗课程中的内容排盘问题,或许联系当地 PI 代表解决问题 / 第 2 章:设计信息此刻就能够开始测试了下边,我们将以使用 TinySwitch -PK 器件的 RD-1151参照设计电路板为例进行解说该电源用于 DVD播放器,可供给 7.5 W的连续输出功率,峰值功率为 13 W连续输出功率分为四路输出,它们包含:3.3 V ,500 mA5 V ,500 mA正 12 V ,250 mA负 12 V ,30 mA第 3 章:目测设计以前,应先目测检查电路板, 保证全部极性组件都已正确插装 固然这类状况其实不常有,但一个元件插装错误却能致使破坏性故障即便在达成了元件插装检查后, 我们仍激烈建议您在第一次设计电源时佩带护目装置保证全部极性组件都已正确插装第 4 章:禁用欠压锁存第一步是检查电源可否在低输入电压下正确工作,所以您需要禁用 Power Integrations 器件的欠压锁存功能(假如已启用的话)。
在大多数设计中,这意味着将 UV电阻从电路板上卸除在本设计典范中, UV电阻连结在 DC总线和 TOPSwitch -HX 器件的 M引脚之间您需卸除这些电阻,使 M引脚与源极短路假如是其余产品,请参阅相应的器件数据手册,确立应使用的正确元件和禁用 UV功能的方法第 5 章:极低电压工作接下来,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考证低电压工作状况,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结到电路板的输出端子,并将另一个万用表连结到输入电容,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电压假如您的设计有多路输出, 可将负载电阻连结到主稳压输出之外的任何输出负载电阻的大小应能够汲取为每个输出指定的最小负载 这样可防备这些输出电压因峰值充电而高出规格范围假如没有为输出指定最小负载,那么选择电阻汲取 5 mA的输出电流将 AC输入导线连结到电路板保证 AC输入正确连结到电源的输入端子, 而不是连结到 DC输出AC输入连结错误可严重破坏电源在本测试中,您还需要丈量 AC输入功率假如您有瓦特表,请参照其操作手册中有关怎样安装到 AC输入通道的说明,配置为丈量 AC电压、电流及输入功率。
假如没有瓦特表可用,可将第三个万用表与 AC输入串连,设置为丈量 AC电流再将第四个万用表连结到电源输入端子,丈量 AC电压此刻,保证自耦变压器或沟通电源供给器设置为零,而后将其开启将输入电压慢慢提高到约 10 VAC您应当能够在瓦特表或输入万用表上看到 AC输入电压在逐渐增大假如没看到的话,应确认您的沟通电源供给器能否配置正确 您还应当看到 DC总线电压在您施加 AC电压的过程中不停增大假如您使用的是瓦特表,稳态 AC输入功率应小于 15 mW假如您使用的是两个万用表,稳态AC电流读数应小于 10 mA假如您看到输入功率或 AC电流高于此值,那么说明您的电路板存在故障封闭沟通电源供给器,断开 AC输入连结在上述状况下,连续提高 AC电压会对电路板造成破坏性故障有关确立和修复电路板故障的信息,请拜见 PI 大学课程“修复无输出电压的反激式电源”第 6 章:启动和稳压假如输入功率小于 15 mW,则可连续将电压增大到 50 VAC观察 DC输出电压,假如输出处于稳压状态、自动重启动状态,或许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连续将 AC输入电压增大至指定的最小输入电压。
假如电源没法启动或达到稳压,请停止测试,并参照 PI 大学课程“修复输出没法达到稳压的反激式电源”排盘问题此刻,封闭 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别的,将万用表从 DC大容量电容断开第 7 章: MOSFET漏极开关波形接下来,您需要监测漏极开关波形断开电路板上的漏极走线,插入一个电流环保证此断开点介于 Power Integrations 器件漏极引脚与箝位电路中的任何元件之间这样能够保证探针只检测到 MOSFET电流将一个 1000 V 或更大倍数的 x100 探针连结到 MOSFET两头来丈量开关电压将示波器配置为以适合的比率同时显示电压和电流波形, 并设置一个宽时基,以便在一帧图像上显示很多开关周期比如,关于这个 132 kHz 设计,可将时基设置为每格 50 μs第 8 章:负载主输出此刻,将一个电子负载连结到电源的主输出,保证负载设置为零将两个万用表连结到该输出,一个连结到输出端子来丈量输出电压,另一个与电子负载串连来丈量输出电流用精度最高的万用表来丈量输出电流从头将 AC输入导线连结到电路板,保证自耦变压器或沟通电源供给器设置为零此刻,接通 AC输入,慢慢将电压增大至电源的最小指定输入电压。
慢慢将电源的负载增大至满功率的 25%输出电压应保持在指定稳压容差范围内连续将负载提高到满载输出电压应保持稳固,并处于稳压限值范围内第 9 章:满载工作假如您的设计采纳多路输出,请关断 AC输入,拆下早前安装的最小负载电阻将全部这些电阻都分别代替为电子负载, 直到您电源的全部输出都加有负载假如此时没有电子负载可用,请参照电力电子装置导论课程认识更多负载选项,以及怎样代替它们的信息依据前面所讲的方法,连结两个万用表来监测每个输出的输出电压和电流本设计总合有4路输出,所以总合需要 8 个万用表,此中起码 4 个应拥有高精度电流量程这类配置便于进行快速丈量假如没有足够的这类万用表可用,能够用一个万用表来丈量全部电压,方法是将它轮番连结到全部输出,分别丈量电压,一次丈量一个输出将全部负载设置为从每个输出汲取少许的电流, 防止峰值充电的发生再次将 AC输入归零,而后接通,慢慢将输入增大至电源的最小工作电压 从主输出开始逐一慢慢增大每个输出的负载,以达到该输出的额定满载点,直到电源的全部负载都供给指定的满输出功率为止此时,您的电源供给最大连续输出功率全部输出都应保持稳压,并且处于指定的容差限值范围内。
不然,请停止测试,参照 PI 大学故障诊疗课程中的内容来排盘问题假如电源已进入自动重启动模式,请拜见 PI 大学课程“修复没法供给满功率的反激式电源”第 10 章:查验效率当电源在最大连续负载和低压状态下运转时, 对电源履行快速效率丈量, 并将丈量结果与 PIExpert 指定的目标值进行比较假如发现丈量的效率低于预期的 5%以上,请参照 PI 大学故障诊疗课程中的内容排盘问题第 11 章:峰值漏极电压(高压)接下来,减小示波器的时基,并在漏极电压的上涨沿触发将示波器设置为正常触发模式,而后迟缓增添触发电平,直至示波器在 MOSFET电压出现最顶峰值时有时触发利用示波器的光标丈量 MOSFET在此峰值时的最大电压 此刻,迟缓将 AC输入电压增添到最大输入电压,增添 50 V 后暂停,以增添触发电平,而后丈量最顶峰值一旦所测得的峰值漏极电压超出 650 VDC,则应停止增添输入电压, 以防备该电压超出 MOSFET 的最大额定电压假如在被迫停止前还没有达到最大输入电压,则说明您的箝位电路可能设计有误,或许变压器漏感超出了预期值请先解决这一问题,而后再连续下一操作第 12 章:欠压锁存接下来,将各输出负载降至最低,而后切断 AC输入。
假如您的设计中包含 UV检测电路,则请从头连结该电路别的,应将一个万用表连结到输入大容量电容两头,设置为丈量 DC电压将 AC输入归零并接通,而后迟缓增添电压,直至 DC总线电压达到 UV阈值的下限电源的启动电压应介于依据 Power Integrations 器件及您的 UV电阻的容差所定义的两个限值之间并且,电源在电压达到您设计的最小 AC输入电压以前应能启动在我们的设计典范中,电源应在 DC总线上的 78 V 到 105 VDC电压范围内启动,这由电阻和器件 UV电流阈值的容差所定义第 13 章:峰值漏极电压(过载)电源启动后,将 AC电压增添到最小输入电压,而后使电源上的负载达到满载在主输出上,开始迟缓增添负载,同时监测示波器上的峰值漏极电压在开始使电源输出过载时,确认该峰值电压一直不会超出 650 V 峰值假如超出峰值,请停止测试,排查箝位电路上的问题一旦达到最大过载功率,输出将会失调这将触发Power Integrations器件并进入自动重启动,或许进行锁存关断自动重启动是对电压失调最常有的一种响应方式,但详细响应状况因器件系列和电路配置而异详尽信息请拜见产品数据手册。
记录电源在刚进入保护模式以前示波器上所显示的峰值漏极电压值假如该电压大于 650 VDC,您需要调整箝位电路电源过载会给全部元件带来压力,且会增添电源的消耗这将致使元件温度快速高升,所以假如出现过热的状况,应立刻停止测试,让电源慢慢冷却下来第 14 章:峰值漏极电压(启动)进行下一个测试时,需要将电源负载减小至满载假如电源已进入锁存关。












