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隔離LED驅(qū)動(dòng)電源的12個(gè)調(diào)試對(duì)策
發(fā)布者:bosheng 日期:2016-01-15
先上電路圖,一個(gè)非常普通的方案。
1. 高PF隔離LED驅(qū)動(dòng)電源 的有源 PFC 及恒流原理
各種單級(jí) APFC(有源 PFC)及 CC(恒流)的 LED 驅(qū)動(dòng)IC(芯片)工作原理基本相同。
由于輔助繞組的電壓波形在功率 MOS 管關(guān)斷期間與輸出電壓成比例關(guān)系,因此 IC通過(guò)對(duì)輔助繞組的電壓波形進(jìn)行檢測(cè)來(lái)對(duì)輸出電流、電壓進(jìn)行間接檢測(cè)。然后 COMP腳的外接補(bǔ)償電容,對(duì)高開(kāi)關(guān)頻率的輸出電流進(jìn)行長(zhǎng)程平均(濾波周期小于 10ms,也即是小于市電經(jīng)過(guò)全橋整流后的 10ms 周期)。該長(zhǎng)程平均值再與內(nèi)部的參考電平進(jìn)行比較,從而產(chǎn)生 PWM 控制波形對(duì)功率 MOS 管進(jìn)行控制。從而達(dá)到恒流輸出的目的。由于自帶APFC IC 是采用平均電流模式來(lái)對(duì)輸出電流進(jìn)行恒流,因此高PF隔離LED驅(qū)動(dòng)電源的恒流與輸出電流、輸入電壓,輸出電壓均無(wú)關(guān),同時(shí)也對(duì)變壓器電感不敏感。
COMP 腳的補(bǔ)償電容進(jìn)行長(zhǎng)程平均,因此 COMP 腳上的電壓信號(hào)在一個(gè)正弦波周期內(nèi)基本保持不變。而IC 內(nèi)部正是通過(guò) COMP 腳的電壓來(lái)控制源邊的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間。當(dāng)輸入市電的電壓確定后,COMP 腳的平均電壓就確定了,也即是開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間確定了,因此源邊的峰值電流就會(huì)跟隨輸入正弦波電壓變化而變化(源邊峰值電流: I_pk=Vin*sint* Ton / Lp ,式中 Lp 為源邊電感,Ton 為導(dǎo)通時(shí)間。Lp 和 Ton 確定了,源邊峰值電流就隨著輸入的正弦電壓變化而變化)。這樣源邊電流就隨著輸入電壓變化而變化,高 PF 值就達(dá)到了。從上面的說(shuō)明可以看出,COMP 腳的補(bǔ)償電容越大,系統(tǒng)的平均時(shí)間越長(zhǎng),則 COMP 腳的電壓信號(hào)越穩(wěn)定,即開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間越恒定,就可以達(dá)到更高的 PF 值。但 COMP 電容越大,系統(tǒng)的環(huán)路響應(yīng)也就越慢,同時(shí),啟動(dòng)的時(shí)間也越長(zhǎng)(因?yàn)?/span> COMP 腳要花更長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到穩(wěn)定值)。因此 COMP 腳電容也不是越大越好,一般取值1uF,與幾百Ω到1KΩ電阻串聯(lián)效果會(huì)更好。
2. 線性調(diào)整率差或負(fù)載調(diào)整率差
(1) 如果變壓器的空閑時(shí)間不夠,會(huì)造成線性調(diào)整率差;尤其是LED驅(qū)動(dòng)電源在 AC85V 輸入時(shí),測(cè)量 MOS 漏極波形在導(dǎo)通前的振鈴信號(hào)的時(shí)間(即最小空閑時(shí)間),這段時(shí)間需要大于 2uS 或周期的 10%(具體根據(jù)IC規(guī)格書);
(2) Comp 腳的電容過(guò)小,比如PF級(jí)或者幾個(gè)nF;
(3) MOS 管柵極是否有二極管,二極管型號(hào)是否正確;
(4) 檢查 MOS 管柵極的驅(qū)動(dòng)二極管方向是否正確;如果方向錯(cuò)誤,則會(huì)導(dǎo)致 Io 隨 AC 電壓的升高而升高,Io 可能變化 50mA 以上;
(5) 檢查LED驅(qū)動(dòng)電源的 PCB 排版,主要有以下幾個(gè)方面:輔助供電電容和 CS 腳的緩沖電阻靠近芯片放置;芯片 FB 引腳與 GND 間的電容和電阻靠近芯片放置;變壓器的“正”端(電壓交變點(diǎn))走線盡量短而粗,且遠(yuǎn)離芯片的 FB 腳和 CS腳,使其不受干擾;
(6) AC 輸入端的串聯(lián)阻抗大,如串聯(lián)的差模電感、共模電感、熱敏電阻等的阻抗太大;
(7) 輔助繞組是否夾繞在初次級(jí)之間;
(8) 變壓器的干擾:如果變壓器離 FB 腳走線和 CS 腳走線距離太近,則會(huì)干擾導(dǎo)通時(shí)間和周期;此時(shí),應(yīng)該在變壓器安裝完成后,再加一層外屏蔽銅箔,銅箔需要接初級(jí) GND;
(9) MOS 管的 Rds_on 太大;
(10)MOS 管的 Ciss 太大;
(11)芯片的 FB引腳與芯片的 GND 引腳間電容值大于 33pF。
(12)同比例縮小或增大FB引腳的上拉、下拉電阻。
(13)CS引腳上串聯(lián)一個(gè)電阻(幾十到幾百Ω),增大或減小電阻值,可以改變線性調(diào)整率。
3. LED驅(qū)動(dòng)電源輸出電流偏低
(1)MOS 管漏極檢流電阻的地與芯片的地之間的走線要短而寬;
(2)用示波器觀察芯片的 CS 腳波形是否異常的尖脈沖干擾,如有,檢查 PCB 走線;
(3)變壓器繞制是否正確。
4. 高溫或老化時(shí)輸出電流下降,常溫下正常
(1) 在高溫時(shí) MOS 管的導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電壓會(huì)增大,在 120℃時(shí)會(huì)是常溫 25℃的一倍,如果 MOS 管的質(zhì)量不好,在 120℃時(shí)其導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電壓會(huì)增大更多,影響輸出電流;
(2) 變壓器飽和:磁芯在高溫的飽和磁通密度會(huì)下降,在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)最大飽和磁通密度 Bmax 的取值需小于 0.35,溫度較高時(shí)取值應(yīng)小于0.3;
(3) 輸出二極管為肖特基二極管且散熱不好;
(4) 使用劣質(zhì)磁芯,劣質(zhì)磁芯在高溫時(shí)最大飽和磁通密度 Bmax 下降得過(guò)低,標(biāo)準(zhǔn)的磁芯此值在 100℃時(shí)為 0.39,在 120℃時(shí)為 0.35。
5. 不恒流(與問(wèn)題2類似,只是更加嚴(yán)重)
(1)LED驅(qū)動(dòng)電源 芯片 Comp 引腳的電容值太小;
(2) PCB 布線不好,Dsen 腳和 CS 腳受到干擾;
(3) 輔助繞組與次級(jí)繞組耦合不好,改善變壓器繞法,使其兩繞組緊挨著繞制,輔助繞組疏繞,最好多股細(xì)線并繞、平鋪疏繞。
6. 開(kāi)機(jī)燒 MOSFET
(1) MOS 管漏極的檢流電阻計(jì)算是否合理;
(2) 變壓器電感量是否合理、變壓器內(nèi)部繞組是否擊穿;
(3) MOS 管柵極是否被拉高。
7. PF 值低
(1) 芯片的 Comp 腳電容值太??;
(2) 若只在高溫時(shí)偏低或者LED驅(qū)動(dòng)電源工作一段時(shí)間后功率因數(shù)值偏低,則此電容熱穩(wěn)定性差,請(qǐng)使用穩(wěn)定性好的 NPO 或 X7R 系列瓷片電容。(提高功率因數(shù)值也會(huì)降低 THD 諧波失真)
8. 啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) @ AC85V、輸出有電解的方案中
Vcc 腳的啟動(dòng)電阻值給芯片供電電容的充電時(shí)間長(zhǎng)導(dǎo)致;
(1) 減小 Vcc 腳的啟動(dòng)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容量,但也不能太小,要保證一次啟動(dòng)成功,一般可選 4.7uF~10uF 電解電容,或選 2.2uF~4.7uF 貼片電容。
(3) MOS 管的柵極 Ciss 電容大,需要啟動(dòng)電阻和 Vcc供電電容提供更多的能量,這種情況需加大 Vcc供電電容值
9. LED驅(qū)動(dòng)電源效率偏低
(1) MOS 管柵極是否有二極管、是否正確;
(2) 輸出電流波形低頻紋波大,需加大輸出電容量;
(3) 變壓器是三明治繞法嗎?;
(4)AC 輸入端的串聯(lián)阻抗大,如串聯(lián)的差模電感、共模電感、熱敏電阻等的阻抗太大;
(5) 次級(jí)整流二極管是否為低壓降的快恢復(fù)型;
(6) MOS 管的導(dǎo)通電阻 Rds_on 太大;
(7) 初級(jí)繞組吸收電路電阻值小、電容值大;
(8)變壓器感量太小,導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)工作頻率太高。
(9)MOS的D、S吸收電容是否過(guò)大,建議不超過(guò)47pF。
10. 開(kāi)路限壓
FB 腳兩電阻的比值大會(huì)導(dǎo)致開(kāi)路輸出電壓高;如果比值太小,不能兼容最高輸出電壓,同時(shí)如果輸出使用延時(shí)時(shí)間比較長(zhǎng)的電子負(fù)載時(shí),在電子負(fù)載還沒(méi)有正式進(jìn)入正常工作狀態(tài)電源會(huì)進(jìn)入開(kāi)路保護(hù)模式;
11. LED驅(qū)動(dòng)電源短路保護(hù)功能失效
(1) FB腳兩電阻的比值過(guò)小
(2) 芯片的 FB 引腳與芯片的 GND 引腳間的信號(hào)受到其它信號(hào)的干擾,使其在輸出短路的情況下,FB 腳檢測(cè)的電壓高于 200mV,請(qǐng)檢查 PCB 走線
(3) 芯片的 FB 引腳與芯片的 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,一般取值 22pF
(4) 在高溫時(shí)短路保護(hù)功能失效,檢查芯片的 FB 引腳與芯片的 GND 引腳間電容值是 22pF 是否是熱穩(wěn)定性好的 NPO 或者 X7R 類型
12. 開(kāi)機(jī)后輸出一閃而過(guò)或很小
(1)變壓器的幾個(gè)繞組同名端是否正確;
(2)輸出二極管、電解是否插反。
(3)Vcc供電二極管方向是否正確;
(4)Ovp是否保護(hù)了;
(5)檢查其他元器件和線路。
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