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【Simon】
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AHB不對稱半橋反激電路設計(四)首樣制作與調試

對于首次制作的樣品,在完成焊接時一定要仔細核對好各各器件規格是否使用正確,位置是否正確,電容,二極管極性是否正確防止炸機。第一次上電前最好可以先用直流電源先給IC供電,查看各引腳是否輸出正確后再上高壓,當然老司機可以忽略,至于我嘛,主要看心情是否直接上電測試。

變壓器繞制修正

AHB變壓器

在繞制時發現之前設計原邊22匝 副邊4匝,會變壓器線包過大的問題,隨后我重新調整原邊匝數到18匝,副邊為3Ts, 同時加大了20uH電感量,從而維持B值不變。副邊線徑選用0.1*70股三層絕緣線,這個從計算得電流密度達到10A/mm2,有點大了,如果要降低到5A,需要0.1*140股,明顯繞不下。所以這里還是先上電測試摸底

上電測試

在開始工作時,由于沒有老師傅帶,也沒有大廠工作經歷。我一直不明確測試流程該如何進行,總是想到什么測試什么,這樣往往很容易忽略一些地方,導致后面工程批量時發現問題,需要重新再調試驗證。后面我自己總結了大概得測試內容來避免自己疏忽。

測試和調試內容大概分為以下幾個部分

  1. 各器件電壓電流應力檢查
  2. 整機基礎性能測試
  3. 系統工作狀態和芯片控制邏輯是否一致
  4. 設計值和實測值檢查
  5. 溫升測試

至于各項測試的前后順序,我個人是習慣先看一下整機性能,查看效率。如果系統效率達到或超過設計目標(也可以參考原廠DEMO的效率值),可以大概判斷設計上問題不太大,如果出現效率過低,那么一定是設計中有器件規格選擇不太合適導致,畢竟設計的合理性一定會體現在系統效率上。而且我一般使用熱電偶測試溫度,這個過程比較繁瑣,我不想測試好幾次。所以我的測試調試步驟為

1.整機基礎性能測試--->2.關鍵器件電壓電流應力檢查--->3.系統工作狀態檢查--->4. 設計值與實測值核對--->5.溫升測試

整機基礎性能測試

因為目標輸出電壓為27V,故我以額定230VAC輸入,27V輸出進行測試(電源輸出電壓可調24-27.3V)

上電時功率計顯示的效率為93%,效率偏低。后面發現是由于我電源輸出到功率計的測試線長度達到3M,導致檢測的數據包含了線損,后面用萬用表測量輸出端電壓發現有一定壓差,帶來0.1-0.2W的功率損失。下圖是修正后的數據

關于低負載系統輸入不穩的問題。如視頻:

 可以看出輸出時穩定的,但是輸入不穩定。懷疑是PFC部分不穩定帶來的。原因可能是因為VCC供電部分帶來的,后面用示波器觀察

另外效率的問題,突然發現我設計時把NTC電阻放在了AC輸入端,來防止浪涌電流。如圖

但是其浪涌電流主要出現在剛上電狀態下主電容電壓為零時,電流最大。后面我將NTC的位置修改到用于保護整流輸出二極管的位置處,效率提升0.6%。具體位置如圖

調整位置后測試數據如下:

下圖為滿載的測試圖

萬用表測量電源輸出端電壓27.14V,功率計測量電壓26.9V。差值0.24V,乘以6.25A,線損1.5W

另外我的負載儀帶有測量紋波的功能,在剛開始時,我會通過上面的數據來初步判斷輸出電容的取值和光耦供電取值是否合適。在后面才會用示波器測量具體紋波。從顯示上看紋波為41mV,結合其他項目的經驗可以判斷輸出容值基本上合適,且輸出相對穩定。

測試時發現的輸入不穩定,先測試PFC 芯片的VCC引腳,查看是否進入欠壓保護

測量PFC VCC引腳,空載啟動波形,發現其最大值接近VCC OVP包含閾值,后續改板需要添加一路穩壓電路供電,確保批量時不觸發VCC OVP。

另外在加大負載時,VCC迅速掉電,進入欠壓鎖定狀態,直到負載達到2.2A左右。這個應該是測試時輸入不穩定的原因。狀態如下圖(視頻)所示

 加大VCC繞組電容到30uF,問題依舊存在。

下圖VCC繞組實際為1Ts, 這里只是用于表示修改的位置。其他器件實際參數我也沒有修改成實際值

解決方案: 將供電整流管D4從慢管調整為快管。

針對電壓不穩的情況,修改D4,從用來的慢管修改為快管,低負載供電問題有改善,從原來的2.2A后退出欠壓保護狀態,到0.6A后退出,極輕載時供電不穩問題仍然無法解決。而且在負載增加到2A后,觸發芯片VCC腳的OVP。所以改方案NG

解決方案: 添加LDO進行穩壓。

這里添加一個輸出12V LDO后,發現PFC IC直接不工作,輸出電壓為0,暫時判斷是因為輸入電壓無法滿足壓降要求導致無法正常開啟,因為修改為快管也同意存在輕載時供電不足的問題,用SOT89封裝 其靜態電流也偏大,而外增加了繞組的功率要求。如果改用SOT-23封裝LDO,測試發現輕載時依舊供電不穩。

選用LDO SOT89為30V輸入 12V輸出,200mA額定值。壓降要求1.7V,靜態電流2-5mA,SOT23封裝 壓降25mV 靜態電流2.5uA

綜上采樣BOOST 負載繞組在即輕載條件下 供電不穩定的問題比較難解決。嘗試過增加繞組匝數到2Ts, 問題依舊存在。

這里推算一下原邊為25Ts, 當輔助邊為Ts2時,滿載380V時,VCC應該有30.4V,如果增加到3Ts, VCC將達到45V。高耐壓的LDO,市面上比較少,一方面比較難購買,另外一方面其本身芯片控制并不是根據輔助繞組進行采集反饋調整的,所以批量生產時耦合系數也能難控制。故采樣輔助繞組供電也不太合適

解決方案: 取消輔助繞組供電采用AHB VCC繞組處供電并加LDO。

測試后輕載VCC供電問題解決

 檢測AHB處VCC電壓,輸出電容30uF

啟動時波形空載

滿載時波形

帶滿載啟動波形

VCC都正常后,我下一步會對關鍵器件如MOS的電壓應力進行確認,并且在這個過程調整一下VDS的吸收電路。

剩下內容下次更新。。。。。對于感興趣的朋友也請多多關注點贊,你的支持是我持續的動力

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