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隔離LED驅動電源的(de)12個(gè)調試對(duì)策
發布者:bosheng 日期:2016-01-15
先上電路圖,一個(gè)非常普通(tōng)的(de)方案。
1. 高(gāo)PF隔離LED驅動電源 的(de)有源 PFC 及恒流原理(lǐ)
各種單級 APFC(有源 PFC)及 CC(恒流)的(de) LED 驅動IC(芯片)工作原理(lǐ)基本相同。
由于輔助繞組的(de)電壓波形在功率 MOS 管關斷期間與輸出電壓成比例關系,因此 IC通(tōng)過對(duì)輔助繞組的(de)電壓波形進行檢測來(lái)對(duì)輸出電流、電壓進行間接檢測。然後 COMP腳的(de)外接補償電容,對(duì)高(gāo)開關頻(pín)率的(de)輸出電流進行長(cháng)程平均(濾波周期小于 10ms,也(yě)即是小于市電經過全橋整流後的(de) 10ms 周期)。該長(cháng)程平均值再與内部的(de)參考電平進行比較,從而産生 PWM 控制波形對(duì)功率 MOS 管進行控制。從而達到恒流輸出的(de)目的(de)。由于自帶APFC IC 是采用(yòng)平均電流模式來(lái)對(duì)輸出電流進行恒流,因此高(gāo)PF隔離LED驅動電源的(de)恒流與輸出電流、輸入電壓,輸出電壓均無關,同時(shí)也(yě)對(duì)變壓器電感不敏感。
COMP 腳的(de)補償電容進行長(cháng)程平均,因此 COMP 腳上的(de)電壓信号在一個(gè)正弦波周期内基本保持不變。而IC 内部正是通(tōng)過 COMP 腳的(de)電壓來(lái)控制源邊的(de)開關導通(tōng)時(shí)間。當輸入市電的(de)電壓确定後,COMP 腳的(de)平均電壓就确定了(le),也(yě)即是開關導通(tōng)時(shí)間确定了(le),因此源邊的(de)峰值電流就會跟随輸入正弦波電壓變化(huà)而變化(huà)(源邊峰值電流: I_pk=Vin*sint* Ton / Lp ,式中 Lp 爲源邊電感,Ton 爲導通(tōng)時(shí)間。Lp 和(hé) Ton 确定了(le),源邊峰值電流就随著(zhe)輸入的(de)正弦電壓變化(huà)而變化(huà))。這(zhè)樣源邊電流就随著(zhe)輸入電壓變化(huà)而變化(huà),高(gāo) PF 值就達到了(le)。從上面的(de)說明(míng)可(kě)以看出,COMP 腳的(de)補償電容越大(dà),系統的(de)平均時(shí)間越長(cháng),則 COMP 腳的(de)電壓信号越穩定,即開關導通(tōng)時(shí)間越恒定,就可(kě)以達到更高(gāo)的(de) PF 值。但 COMP 電容越大(dà),系統的(de)環路響應也(yě)就越慢(màn),同時(shí),啓動的(de)時(shí)間也(yě)越長(cháng)(因爲 COMP 腳要花更長(cháng)的(de)時(shí)間達到穩定值)。因此 COMP 腳電容也(yě)不是越大(dà)越好,一般取值1uF,與幾百Ω到1KΩ電阻串聯效果會更好。
2. 線性調整率差或負載調整率差
(1) 如果變壓器的(de)空閑時(shí)間不夠,會造成線性調整率差;尤其是LED驅動電源在 AC85V 輸入時(shí),測量 MOS 漏極波形在導通(tōng)前的(de)振鈴信号的(de)時(shí)間(即最小空閑時(shí)間),這(zhè)段時(shí)間需要大(dà)于 2uS 或周期的(de) 10%(具體根據IC規格書(shū));
(2) Comp 腳的(de)電容過小,比如PF級或者幾個(gè)nF;
(3) MOS 管栅極是否有二極管,二極管型号是否正确;
(4) 檢查 MOS 管栅極的(de)驅動二極管方向是否正确;如果方向錯誤,則會導緻 Io 随 AC 電壓的(de)升高(gāo)而升高(gāo),Io 可(kě)能變化(huà) 50mA 以上;
(5) 檢查LED驅動電源的(de) PCB 排版,主要有以下(xià)幾個(gè)方面:輔助供電電容和(hé) CS 腳的(de)緩沖電阻靠近芯片放置;芯片 FB 引腳與 GND 間的(de)電容和(hé)電阻靠近芯片放置;變壓器的(de)“正”端(電壓交變點)走線盡量短而粗,且遠(yuǎn)離芯片的(de) FB 腳和(hé) CS腳,使其不受幹擾;
(6) AC 輸入端的(de)串聯阻抗大(dà),如串聯的(de)差模電感、共模電感、熱(rè)敏電阻等的(de)阻抗太大(dà);
(7) 輔助繞組是否夾繞在初次級之間;
(8) 變壓器的(de)幹擾:如果變壓器離 FB 腳走線和(hé) CS 腳走線距離太近,則會幹擾導通(tōng)時(shí)間和(hé)周期;此時(shí),應該在變壓器安裝完成後,再加一層外屏蔽銅箔,銅箔需要接初級 GND;
(9) MOS 管的(de) Rds_on 太大(dà);
(10)MOS 管的(de) Ciss 太大(dà);
(11)芯片的(de) FB引腳與芯片的(de) GND 引腳間電容值大(dà)于 33pF。
(12)同比例縮小或增大(dà)FB引腳的(de)上拉、下(xià)拉電阻。
(13)CS引腳上串聯一個(gè)電阻(幾十到幾百Ω),增大(dà)或減小電阻值,可(kě)以改變線性調整率。
3. LED驅動電源輸出電流偏低
(1)MOS 管漏極檢流電阻的(de)地與芯片的(de)地之間的(de)走線要短而寬;
(2)用(yòng)示波器觀察芯片的(de) CS 腳波形是否異常的(de)尖脈沖幹擾,如有,檢查 PCB 走線;
(3)變壓器繞制是否正确。
4. 高(gāo)溫或老化(huà)時(shí)輸出電流下(xià)降,常溫下(xià)正常
(1) 在高(gāo)溫時(shí) MOS 管的(de)導通(tōng)電阻、導通(tōng)電壓會增大(dà),在 120℃時(shí)會是常溫 25℃的(de)一倍,如果 MOS 管的(de)質量不好,在 120℃時(shí)其導通(tōng)電阻、導通(tōng)電壓會增大(dà)更多(duō),影(yǐng)響輸出電流;
(2) 變壓器飽和(hé):磁芯在高(gāo)溫的(de)飽和(hé)磁通(tōng)密度會下(xià)降,在設計變壓器時(shí)最大(dà)飽和(hé)磁通(tōng)密度 Bmax 的(de)取值需小于 0.35,溫度較高(gāo)時(shí)取值應小于0.3;
(3) 輸出二極管爲肖特基二極管且散熱(rè)不好;
(4) 使用(yòng)劣質磁芯,劣質磁芯在高(gāo)溫時(shí)最大(dà)飽和(hé)磁通(tōng)密度 Bmax 下(xià)降得(de)過低,标準的(de)磁芯此值在 100℃時(shí)爲 0.39,在 120℃時(shí)爲 0.35。
5. 不恒流(與問題2類似,隻是更加嚴重)
(1)LED驅動電源 芯片 Comp 引腳的(de)電容值太小;
(2) PCB 布線不好,Dsen 腳和(hé) CS 腳受到幹擾;
(3) 輔助繞組與次級繞組耦合不好,改善變壓器繞法,使其兩繞組緊挨著(zhe)繞制,輔助繞組疏繞,最好多(duō)股細線并繞、平鋪疏繞。
6. 開機燒 MOSFET
(1) MOS 管漏極的(de)檢流電阻計算(suàn)是否合理(lǐ);
(2) 變壓器電感量是否合理(lǐ)、變壓器内部繞組是否擊穿;
(3) MOS 管栅極是否被拉高(gāo)。
7. PF 值低
(1) 芯片的(de) Comp 腳電容值太小;
(2) 若隻在高(gāo)溫時(shí)偏低或者LED驅動電源工作一段時(shí)間後功率因數值偏低,則此電容熱(rè)穩定性差,請使用(yòng)穩定性好的(de) NPO 或 X7R 系列瓷片電容。(提高(gāo)功率因數值也(yě)會降低 THD 諧波失真)
8. 啓動時(shí)間長(cháng) @ AC85V、輸出有電解的(de)方案中
Vcc 腳的(de)啓動電阻值給芯片供電電容的(de)充電時(shí)間長(cháng)導緻;
(1) 減小 Vcc 腳的(de)啓動電阻值,但總電阻值不能低于 300kΩ;
(2) 減小電容芯片供電電容的(de)容量,但也(yě)不能太小,要保證一次啓動成功,一般可(kě)選 4.7uF~10uF 電解電容,或選 2.2uF~4.7uF 貼片電容。
(3) MOS 管的(de)栅極 Ciss 電容大(dà),需要啓動電阻和(hé) Vcc供電電容提供更多(duō)的(de)能量,這(zhè)種情況需加大(dà) Vcc供電電容值
9. LED驅動電源效率偏低
(1) MOS 管栅極是否有二極管、是否正确;
(2) 輸出電流波形低頻(pín)紋波大(dà),需加大(dà)輸出電容量;
(3) 變壓器是三明(míng)治繞法嗎?;
(4)AC 輸入端的(de)串聯阻抗大(dà),如串聯的(de)差模電感、共模電感、熱(rè)敏電阻等的(de)阻抗太大(dà);
(5) 次級整流二極管是否爲低壓降的(de)快(kuài)恢複型;
(6) MOS 管的(de)導通(tōng)電阻 Rds_on 太大(dà);
(7) 初級繞組吸收電路電阻值小、電容值大(dà);
(8)變壓器感量太小,導緻驅動工作頻(pín)率太高(gāo)。
(9)MOS的(de)D、S吸收電容是否過大(dà),建議(yì)不超過47pF。
10. 開路限壓
FB 腳兩電阻的(de)比值大(dà)會導緻開路輸出電壓高(gāo);如果比值太小,不能兼容最高(gāo)輸出電壓,同時(shí)如果輸出使用(yòng)延時(shí)時(shí)間比較長(cháng)的(de)電子負載時(shí),在電子負載還(hái)沒有正式進入正常工作狀态電源會進入開路保護模式;
11. LED驅動電源短路保護功能失效
(1) FB腳兩電阻的(de)比值過小
(2) 芯片的(de) FB 引腳與芯片的(de) GND 引腳間的(de)信号受到其它信号的(de)幹擾,使其在輸出短路的(de)情況下(xià),FB 腳檢測的(de)電壓高(gāo)于 200mV,請檢查 PCB 走線
(3) 芯片的(de) FB 引腳與芯片的(de) GND 引腳間電容有,且不小于 22pF,且靠近芯片放置,此電容不能太大(dà),一般取值 22pF
(4) 在高(gāo)溫時(shí)短路保護功能失效,檢查芯片的(de) FB 引腳與芯片的(de) GND 引腳間電容值是 22pF 是否是熱(rè)穩定性好的(de) NPO 或者 X7R 類型
12. 開機後輸出一閃而過或很小
(1)變壓器的(de)幾個(gè)繞組同名端是否正确;
(2)輸出二極管、電解是否插反。
(3)Vcc供電二極管方向是否正确;
(4)Ovp是否保護了(le);
(5)檢查其他(tā)元器件和(hé)線路。
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