電源" target="_blank">開關(guān)電源，這一利用現(xiàn)代電力技術(shù)調(diào)控開關(guān)晶體管通斷時(shí)間比率的電源設(shè)備，其核心在于維持穩(wěn)定輸出電壓。這種電源通常由脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制的金氧半場效晶體管構(gòu)成，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重要一環(huán)。隨著電力電子學(xué)的發(fā)展方向從低頻技術(shù)轉(zhuǎn)向高頻技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)在電力電子應(yīng)用和各類電源系統(tǒng)中都扮演著不可或缺的角色。接下來，我們將對(duì)開關(guān)電源調(diào)試中的難點(diǎn)進(jìn)行簡要剖析，以期為相關(guān)人員提供有價(jià)值的參考。

變壓器飽和現(xiàn)象

在高壓或低壓輸入下開機(jī)，包括輕載、重載、容性負(fù)載等情況，以及輸出短路、動(dòng)態(tài)負(fù)載、高溫等環(huán)境下，變壓器和開關(guān)管中的電流可能呈現(xiàn)非線性增長。這種現(xiàn)象下，電流峰值變得難以預(yù)知和控制，可能導(dǎo)致電流過應(yīng)力，進(jìn)而引發(fā)開關(guān)管過壓而損壞。

容易產(chǎn)生變壓器飽和的情況包括：變壓器感量過大、圈數(shù)過少、變壓器的飽和電流點(diǎn)低于IC的最大限流點(diǎn)，以及缺乏軟啟動(dòng)功能。針對(duì)這些問題，可以采取降低IC限流點(diǎn)、加強(qiáng)軟啟動(dòng)等措施，以確保通過變壓器的電流能夠緩慢上升。

Vds過高

在最惡劣條件下，如最高輸入電壓、最大負(fù)載、最高環(huán)境溫度以及電源啟動(dòng)或短路測試時(shí)，Vds的最大值不應(yīng)超過其額定規(guī)格的90%。為了降低Vds，可以嘗試減小平臺(tái)電壓，這通常涉及調(diào)整變壓器原副邊圈數(shù)比。此外，還可以通過減小尖峰電壓來降低Vds，這可以通過減小變壓器漏感、調(diào)整吸收電路(如使用TVS管、較慢速的二極管或插入阻尼電阻)來實(shí)現(xiàn)。

IC溫度過高

IC溫度過高可能由于內(nèi)部MOSFET損耗過大、散熱不良或IC周圍空氣溫度過高所致。為了解決這個(gè)問題，可以增加變壓器繞組的距離以減小層間電容，或者改善散熱條件，例如增加銅箔面積并上更多的焊錫。同時(shí)，確保IC處于空氣流動(dòng)暢順的地方，遠(yuǎn)離其他高溫零件。

空載、輕載不能啟動(dòng)

當(dāng)電源處于空載或輕載狀態(tài)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)無法啟動(dòng)的情況，表現(xiàn)為Vcc電壓在啟動(dòng)電壓和關(guān)斷電壓之間反復(fù)跳動(dòng)。這通常是由于空載或輕載時(shí)Vcc繞組的感應(yīng)電壓太低所致。針對(duì)這個(gè)問題，可以嘗試增加啟動(dòng)電路的靈敏度或調(diào)整相關(guān)參數(shù)來解決。

一、輸出電壓異常

輸出電壓過高或過低：可能是由于反饋回路故障、基準(zhǔn)電壓不準(zhǔn)確、變壓器匝數(shù)比不合適等原因引起。例如，反饋電阻阻值變化、光耦損壞等都可能導(dǎo)致輸出電壓偏離設(shè)定值。

電壓不穩(wěn)定：在負(fù)載變化或輸入電壓波動(dòng)時(shí)，輸出電壓出現(xiàn)較大幅度的波動(dòng)。這可能是由于穩(wěn)壓控制電路響應(yīng)速度慢、濾波電容容量不足或損壞等原因造成。

二、輸出電流異常

輸出電流不足：可能是由于功率開關(guān)管導(dǎo)通不良、變壓器繞組短路、輸出濾波電感飽和等原因?qū)е?。例如，功率開關(guān)管老化、驅(qū)動(dòng)不足會(huì)使導(dǎo)通電阻增大，從而限制了輸出電流。

過流保護(hù)頻繁觸發(fā)：當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定值時(shí)，開關(guān)電源應(yīng)啟動(dòng)過流保護(hù)功能。但如果過流保護(hù)閾值設(shè)置不合理、檢測電路故障或負(fù)載存在瞬間大電流沖擊等情況，就會(huì)導(dǎo)致過流保護(hù)頻繁觸發(fā)，影響電源的正常工作。

三、紋波噪聲過大

高頻紋波：主要由開關(guān)頻率及其諧波引起，通常是由于輸出濾波電容容量不足、電感值不合適或 PCB 布局不合理導(dǎo)致。例如，濾波電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)過大，會(huì)使高頻紋波無法有效濾除。

低頻紋波：一般是由輸入電源的波動(dòng)或負(fù)載變化引起的，可能是由于輸入濾波不良、反饋回路響應(yīng)慢等原因造成。

四、發(fā)熱嚴(yán)重

功率開關(guān)管發(fā)熱：功率開關(guān)管在導(dǎo)通和截止過程中會(huì)產(chǎn)生較大的功耗，如果散熱設(shè)計(jì)不合理，如散熱片面積過小、風(fēng)道不暢等，就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)管溫度過高。

變壓器發(fā)熱：變壓器的磁芯損耗和繞組電阻損耗會(huì)產(chǎn)生熱量，如果變壓器設(shè)計(jì)不合理或工作在飽和狀態(tài)，就會(huì)發(fā)熱嚴(yán)重。此外，變壓器的繞制工藝不良也可能導(dǎo)致局部過熱。

五、電磁干擾(EMI)問題

傳導(dǎo)干擾：開關(guān)電源的高頻開關(guān)動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，通過電源線傳導(dǎo)到其他設(shè)備。這可能是由于輸入濾波器設(shè)計(jì)不合理、接地不良或 PCB 布線不合理等原因引起。

輻射干擾：開關(guān)電源的電磁場會(huì)向空間輻射電磁干擾，影響周圍的電子設(shè)備。輻射干擾主要與開關(guān)頻率、功率等級(jí)、PCB 布局和外殼屏蔽等因素有關(guān)。

六、啟動(dòng)困難

輸入電容充電時(shí)間過長：在電源啟動(dòng)時(shí)，輸入電容需要充電到一定電壓才能使開關(guān)電源正常工作。如果輸入電容容量過大或充電電阻阻值不合適，就會(huì)導(dǎo)致充電時(shí)間過長，使電源啟動(dòng)困難。

軟啟動(dòng)電路故障：軟啟動(dòng)電路用于限制電源啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流，如果軟啟動(dòng)電路失效，可能會(huì)導(dǎo)致啟動(dòng)瞬間電流過大，損壞開關(guān)管或其他元件。

問題一：輸出電壓不穩(wěn)定

輸出電壓不穩(wěn)定是開關(guān)電源調(diào)試中最常見的問題之一。這可能是由于反饋回路故障、輸入電壓波動(dòng)、負(fù)載變化過大或者電源內(nèi)部元件參數(shù)漂移等原因引起。解決這個(gè)問題需要檢查反饋回路的元件是否正常，優(yōu)化輸入濾波電路，以及合理設(shè)計(jì)負(fù)載匹配。

問題二：輸出紋波過大

輸出紋波過大可能會(huì)影響到電子設(shè)備的正常工作。造成這一問題的原因可能是濾波電容容量不足、電感參數(shù)不合適、開關(guān)頻率設(shè)置不當(dāng)或者 PCB 布線不合理?？梢酝ㄟ^增加濾波電容容量、優(yōu)化電感參數(shù)、調(diào)整開關(guān)頻率以及改善 PCB 布線來解決。

問題三：電源效率低下

電源效率低下會(huì)導(dǎo)致能源浪費(fèi)和發(fā)熱問題。這可能是由于開關(guān)管導(dǎo)通損耗過大、磁性元件損耗過高、驅(qū)動(dòng)電路損耗大或者控制策略不合理等原因造成。解決方法包括選用低導(dǎo)通電阻的開關(guān)管、優(yōu)化磁性元件設(shè)計(jì)、提高驅(qū)動(dòng)電路效率以及改進(jìn)控制算法。

問題四：電磁干擾(EMI)超標(biāo)

EMI 超標(biāo)會(huì)對(duì)周圍的電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，影響其正常運(yùn)行。開關(guān)電源中的高頻開關(guān)動(dòng)作是 EMI 的主要來源?？梢酝ㄟ^合理布局 PCB、添加 EMI 濾波器、優(yōu)化變壓器設(shè)計(jì)以及采用軟開關(guān)技術(shù)來降低 EMI。

問題五：過流保護(hù)失效

過流保護(hù)失效可能會(huì)導(dǎo)致電源和負(fù)載損壞。這可能是由于過流檢測電路故障、保護(hù)閾值設(shè)置不當(dāng)或者保護(hù)電路響應(yīng)速度慢等原因引起。需要檢查過流檢測電路的元件，合理設(shè)置保護(hù)閾值，并提高保護(hù)電路的響應(yīng)速度。

問題六：過熱問題

過熱會(huì)影響電源的可靠性和壽命。造成過熱的原因可能是功率器件散熱不良、工作電流過大、環(huán)境溫度過高等?？梢酝ㄟ^增加散熱片面積、改善散熱風(fēng)道、降低工作電流或者加強(qiáng)通風(fēng)散熱來解決。

問題七：啟動(dòng)困難

電源啟動(dòng)困難可能是由于啟動(dòng)電路故障、輸入電容充電時(shí)間過長、軟啟動(dòng)電路失效或者控制芯片工作異常等原因?qū)е?。需要檢查啟動(dòng)電路的元件，優(yōu)化輸入電容參數(shù)，檢查軟啟動(dòng)電路以及更換有問題的控制芯片。

問題八：空載輸出電壓異常

在空載狀態(tài)下，輸出電壓異?？赡苁怯捎诜答伝芈吩诳蛰d時(shí)工作異常、變壓器次級(jí)繞組漏電或者輸出端存在寄生電容等原因造成?？梢詸z查反饋回路在空載時(shí)的工作狀態(tài)，修復(fù)變壓器漏電問題，以及減小輸出端的寄生電容。

問題九：負(fù)載調(diào)整率差

負(fù)載調(diào)整率差會(huì)導(dǎo)致輸出電壓隨負(fù)載變化而大幅波動(dòng)。這可能是由于反饋回路的增益不足、輸出濾波電容容量不夠或者電源的內(nèi)阻過大等原因引起。可以通過增加反饋回路的增益、增大輸出濾波電容容量以及降低電源內(nèi)阻來解決。