開(kāi)關(guān)電源的嘯叫原因分析
凡是做過(guò)開(kāi)發(fā)工作的人員都有這樣的經(jīng)歷，測試開(kāi)關(guān)電源或在實(shí)驗中有聽(tīng)到類(lèi)似產(chǎn)品打高壓不良的漏電聲響或高壓拉弧的聲音不請自來(lái)：其聲響或大或小，或時(shí)有時(shí)無(wú);其韻律或深沉或刺耳，或變化無(wú)常者皆有。
1、變壓器(Transformer)浸漆不良：包括未含浸凡立水(Varnish)。嘯叫并引起波形有尖刺，但一般帶載能力正常，特別說(shuō)明：輸出功率越大者嘯叫越甚之,小功率者則表現不一定明顯。本人曾在一款72W的充電器產(chǎn)品中就有過(guò)帶載不良的經(jīng)驗，并在此產(chǎn)品中發(fā)現對磁芯的材質(zhì)有著(zhù)嚴格的要求。(此款產(chǎn)品客戶(hù)要求較為嚴格)補充一點(diǎn)，當變壓器的設計欠佳也有可能工作時(shí)振動(dòng)產(chǎn)生異響。
2、 PWM IC接地走線(xiàn)失誤：通常產(chǎn)品表現為會(huì )有部分能正常工作，但有部分產(chǎn)品卻無(wú)法帶載并有可能無(wú)法起振的故障，特別是應用某些低功耗IC時(shí)，更有可能無(wú)法正常工作。本人曾用過(guò)SG6848試板，由于當初沒(méi)有透徹了解IC的性能，憑著(zhù)經(jīng)驗便匆匆layout，結果試驗時(shí)竟然不能做寬電壓測試。悲哀呀!
3、光耦(Opto Coupler)工作電流點(diǎn)走線(xiàn)失誤：當光耦的工作電流電阻的位置連接在次級濾波電容之前時(shí)也會(huì )有嘯叫的可能，特別是當帶載越多時(shí)更甚。
4、基準穩壓(Regulator)IC TL431的接地線(xiàn)失誤：同樣的次級的基準穩壓IC的接地和初級IC的接地一樣有著(zhù)類(lèi)似的要求，那就是都不能直接和變壓器的冷地熱地相連接。如果連在一起的后果就是帶載能力下降并且嘯叫聲和輸出功率的大小呈正比。當輸出負載較大，接近電源功率極限時(shí)，開(kāi)關(guān)變壓器可能會(huì )進(jìn)入一種不穩定狀態(tài)：前一周期開(kāi)關(guān)管占空比過(guò)大，導通時(shí)間過(guò)長(cháng),通過(guò)高頻變壓器傳輸了過(guò)多的能量;直流整流的儲能電感本周期內能量未充分釋放，經(jīng)PWM判斷在下一個(gè)周期內沒(méi)有產(chǎn)生令開(kāi)關(guān)管導通的驅動(dòng)信號或占空比過(guò)小;開(kāi)關(guān)管在之后的整個(gè)周期內為截止狀態(tài)，或者導通時(shí)間過(guò)短;儲能電感經(jīng)過(guò)多于一整個(gè)周期的能量釋放，輸出電壓下降，開(kāi)關(guān)管下一個(gè)周期內的占空比又會(huì )大……如此周而復始，使變壓器發(fā)生較低頻率(有規律的間歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng)，發(fā)出人耳可以聽(tīng)到的較低頻率的聲音。同時(shí)，輸出電壓波動(dòng)也會(huì )較正常工作增大。當單位時(shí)間內間歇性全截止周期數量達到總周期數的一個(gè)可觀(guān)比例時(shí)，甚至會(huì )令原本工作在超聲頻段的變壓器振動(dòng)頻率降低，進(jìn)入人耳可聞 的頻率范圍，發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”。此時(shí)的開(kāi)關(guān)變壓器工作在嚴重的超載狀態(tài)，時(shí)刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來(lái)，相信有些用戶(hù)曾經(jīng)有過(guò)類(lèi)似的經(jīng)歷。
空載，或者負載很輕時(shí)開(kāi)關(guān)管也有可能出現間歇性的全截止周期，開(kāi)關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài)，同樣非常危險。針對此問(wèn)題，可通過(guò)在輸出端預置假負載的方法解決，但在一些“節省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生。當不帶載或者負載太輕時(shí)，變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收。這樣變壓器就會(huì )耦合很多雜波信號到你的1.2繞組。這個(gè)雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量。其中也有許多低頻波，當低頻波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí)，那么電路就會(huì )形成低頻自激。變壓器的磁芯不會(huì )發(fā)出聲音。我們知道，人的聽(tīng)覺(jué)范圍是20--20KHZ。所以我們在設計電路時(shí)，一般都加上選頻回路。以濾除低頻成份。從你的原理圖來(lái)看，你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路，以防止低頻自激.或者是將你的開(kāi)關(guān)電源做成固定頻率的即可。
大功率開(kāi)關(guān)電源短路嘯叫
相信大家遇到過(guò)這種情況，開(kāi)關(guān)電源在滿(mǎn)載后突然將電源短路測試，有時(shí)候會(huì )聽(tīng)到電源有嘯叫的情況;或者是在設置電流保護時(shí)，當電流調試到某一段位，會(huì )有嘯叫，其嘯叫的聲音抑揚頓挫，甚是煩人，究其原因主要為以下：
當輸出負載較大,接近電源功率極限時(shí),開(kāi)關(guān)變壓器可能會(huì )進(jìn)入一種不穩定狀態(tài):前一周期開(kāi)關(guān)管占空比過(guò)大,導通時(shí)間過(guò)長(cháng),通過(guò)高頻變壓器傳輸了過(guò)多的能量;直流整流的儲能電感本周期內能量未充分釋放,經(jīng)PWM判斷,在下一個(gè)周期內沒(méi)有產(chǎn)生令開(kāi)關(guān)管導通的驅動(dòng)信號或占空比過(guò)小;開(kāi)關(guān)管在之后的整個(gè)周期內為截止狀態(tài),或者導通時(shí)間過(guò)短;儲能電感經(jīng)過(guò)多于一整個(gè)周期的能量釋放,輸出電壓下降,開(kāi)關(guān)管下一個(gè)周期內的占空比又會(huì )大…… 如此周而復始,使變壓器發(fā)生較低頻率(有規律的間歇性全截止周期或占空比劇烈變化的頻率)的振動(dòng),發(fā)出人耳可以聽(tīng)到的較低頻率的聲音. 同時(shí),輸出電壓波動(dòng)也會(huì )較正常工作增大.當單位時(shí)間內間歇性全截止周期數量達到總周期數的一個(gè)可觀(guān)比例時(shí),甚至會(huì )令原本工作在超聲頻段的變壓器振動(dòng)頻率降低,進(jìn)入人耳可聞 的頻率范圍,發(fā)出尖銳的高頻“哨叫”.此時(shí)的開(kāi)關(guān)變壓器工作在嚴重的超載狀態(tài),時(shí)刻都有燒毀的可能——這就是許多電源燒毀前“慘叫”的由來(lái),相信有些用戶(hù)曾經(jīng)有過(guò)類(lèi)似的經(jīng)歷. 空載,或者負載很輕時(shí)開(kāi)關(guān)管也有可能出現間歇性的全截止周期,開(kāi)關(guān)變壓器同樣工作在超載狀態(tài),同樣非常危險.
針對此問(wèn)題,可通過(guò)在輸出端預置假負載的方法解決,但在一些“節省”的或大功率電源中仍偶有發(fā)生.當不帶載或者負載太輕時(shí),變壓器在工作時(shí)所產(chǎn)生的反電勢不能很好的被吸收.這樣變壓器就會(huì )耦合很多雜波信號到你的1.2繞組.這個(gè)雜波信號包括了許多不同頻譜的交流分量.其中也有許多低頻波,當低頻波與你變壓器的固有振蕩頻率一致時(shí),那么電路就會(huì )形成低頻自激.變壓器的磁芯不會(huì )發(fā)出聲音.我們知道,人的聽(tīng)覺(jué)范圍是20--20KHZ.所以我們在設計電路時(shí),一般都加上選頻回路.以濾除低頻成份.從你的原理圖來(lái)看,你最好是在反饋回路上加一個(gè)帶通電路,以防止低頻自激.或者是將你的開(kāi)關(guān)電源做成固定頻率的即可。
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