开关电源调试问题（10大问题汇总及解决方法详解）

开关电源

本文主要讲开(kai)关电源(yuan)调试问题(ti)有哪些(xie)，开(kai)关电源(yuan)不同于(yu)线性电源(yuan)，开(kai)关电源(yuan)利用的(de)(de)切(qie)换(huan)晶体管多半(ban)是在(zai)全(quan)开(kai)模式（饱和(he)区(qu)）及全(quan)闭(bi)模式（截止区(qu)）之(zhi)间切(qie)换(huan)，这(zhei)两(liang)个模式都(dou)有低耗散的(de)(de)特点，切(qie)换(huan)之(zhi)间的(de)(de)转换(huan)会有较(jiao)高的(de)(de)耗散，但(dan)时间很(hen)短(duan)，因此比较(jiao)节省能源(yuan)，产生废(fei)热(re)较(jiao)少。

理(li)想上(shang)，开(kai)关(guan)(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)本身是(shi)不(bu)会消耗(hao)电(dian)能(neng)的(de)(de)。电(dian)压稳压是(shi)透(tou)过(guo)调整晶体(ti)管(guan)导通及断路的(de)(de)时间(jian)来达到。相反的(de)(de)，线(xian)性(xing)电(dian)源(yuan)(yuan)在(zai)产生输出电(dian)压的(de)(de)过(guo)程中，晶体(ti)管(guan)工(gong)作在(zai)放大(da)区，本身也会消耗(hao)电(dian)能(neng)。开(kai)关(guan)(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)高转换效率(lv)是(shi)其一(yi)大(da)优点，而且(qie)因为开(kai)关(guan)(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)工(gong)作频率(lv)高，可以使用小(xiao)尺寸(cun)、轻重量的(de)(de)变压器(qi)，因此开(kai)关(guan)(guan)电(dian)源(yuan)(yuan)也会比线(xian)性(xing)电(dian)源(yuan)(yuan)的(de)(de)尺寸(cun)要小(xiao)，重量也会比较轻。

开关电源调试问题（一）-变压器饱和

变(bian)压器(qi)饱和现(xian)象(xiang)

在(zai)高(gao)压或(huo)低压输入下开机(包含轻载(zai)，重载(zai)，容性(xing)负载(zai))，输出短路(lu)，动态负载(zai)，高(gao)温等情况(kuang)下，通过(guo)变压器(和开关(guan)管)的(de)电(dian)(dian)流(liu)(liu)呈非线性(xing)增长(zhang)，当出现此现象(xiang)时，电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)峰值无法(fa)预知及控制，可能导致电(dian)(dian)流(liu)(liu)过(guo)应力和因此而产生的(de)开关(guan)管过(guo)压而损坏。

容易(yi)产生饱和的情况：

1）变压器感量太大；

2）圈(quan)数太少(shao)；

3）变压器的(de)饱和电(dian)流点(dian)比IC的(de)最大(da)限(xian)流点(dian)小；

4）没有软启动。

解决办(ban)法：

1）降(jiang)低(di)IC的限流点；

2）加(jia)强软启动，使通过变压(ya)器(qi)的电流包络更缓慢上(shang)升。

开关电源调试问题（二）-Vds过高

Vds的(de)应力要求(qiu)：

最(zui)(zui)(zui)恶劣条件(最(zui)(zui)(zui)高(gao)输入电(dian)压(ya)，负载最(zui)(zui)(zui)大，环(huan)境(jing)温度最(zui)(zui)(zui)高(gao)，电(dian)源启(qi)动或(huo)短(duan)路测试(shi))下，Vds的最(zui)(zui)(zui)大值不(bu)应超过(guo)额(e)定规格的90%

Vds降低的(de)办法：

1）减小平台电压：减小变压器原副边圈数比；

2）减小尖峰电压：

a.减小(xiao)漏(lou)感(gan)：

变压(ya)器漏(lou)感(gan)在开(kai)关(guan)管(guan)开(kai)通是存(cun)储能量是产生(sheng)这个尖峰电(dian)压(ya)的(de)主要(yao)原因，减小(xiao)漏(lou)感(gan)可以减小(xiao)尖峰电(dian)压(ya)。

b.调(diao)整(zheng)吸收电路：

①使用TVS管；

②使用(yong)较慢速(su)的二极(ji)管(guan)，其(qi)本(ben)身可以吸收一定的能量(尖峰)；

③插入(ru)阻尼电阻可(ke)以使得波形更(geng)加平滑，利于减小EMI。

开关电源调试问题（三）-IC温度过高

原因(yin)及解决(jue)办法(fa)：

1）内部的MOSFET损(sun)耗太大：

开(kai)关损耗太大，变(bian)压器的(de)(de)寄生电容太大，造成MOSFET的(de)(de)开(kai)通、关断电流与Vds的(de)(de)交叉面(mian)积大。解(jie)决办(ban)法：增加(jia)变(bian)压器绕组(zu)的(de)(de)距离，以减小层(ceng)(ceng)间电容，如同(tong)绕组(zu)分(fen)多层(ceng)(ceng)绕制(zhi)时(shi)，层(ceng)(ceng)间加(jia)入一(yi)层(ceng)(ceng)绝缘(yuan)胶带(层(ceng)(ceng)间绝缘(yuan)) 。

2）散(san)热(re)不(bu)良(liang)：

IC的(de)很大(da)一部分热量依(yi)靠引脚导到PCB及其上的(de)铜箔(bo)，应尽量增加铜箔(bo)的(de)面积并上更多的(de)焊锡(xi)

3）IC周围(wei)空气温度太高：

IC应处于空(kong)气流动畅顺的地方，应远离零(ling)(ling)件(jian)温(wen)度太高的零(ling)(ling)件(jian)。

开关电源调试问题（四）-空载、轻载不能启动

现象：

空载、轻载不能启动(dong)，Vcc反(fan)复从启动(dong)电压和(he)关断电压来回跳动(dong)。

原因：

空载、轻载时，Vcc绕(rao)组的感应电压太低，而进(jin)入反(fan)复重启动(dong)状态。

解(jie)决办法：

增(zeng)加Vcc绕组圈(quan)数，减小(xiao)Vcc限(xian)流电阻，适当加上假负载。如果增(zeng)加Vcc绕组圈(quan)数，减小(xiao)Vcc限(xian)流电阻后，重载时Vcc变得太高，请参照稳(wen)定Vcc的办法(fa)。

开关电源调试问题（五）-启动后不能加重载

原因及解决办法：

1）Vcc在重载(zai)时过高

重载时(shi)，Vcc绕组感应电(dian)压(ya)较高(gao),使Vcc过(guo)高(gao)并达到IC的OVP点时(shi)，将触发IC的过(guo)压(ya)保(bao)护(hu)，引起无输(shu)出。如果电(dian)压(ya)进一步升高(gao)，超过(guo)IC的承受能力，IC将会损坏。

2）内部(bu)限(xian)流被触发(fa)

a.限流点(dian)太(tai)低

重载、容(rong)性(xing)负载时(shi)，如(ru)果限(xian)流(liu)(liu)点太低(di)，流(liu)(liu)过MOSFET的电流(liu)(liu)被限(xian)制而不足(zu)，使得输出不足(zu)。解决办法是增大限(xian)流(liu)(liu)脚电阻，提高限(xian)流(liu)(liu)点。

b.电(dian)流上升斜率太大(da)

上升斜率太大(da)，电流的(de)峰(feng)值会更大(da)，容易触发内(nei)部限流保护(hu)。解决办法是在不使变压器(qi)饱和的(de)前提下提高感量。

开关电源调试问题（六）-待机输入功率大

现象：

Vcc在空(kong)载(zai)、轻载(zai)时(shi)不(bu)足。这种(zhong)情(qing)况会(hui)造成(cheng)空(kong)载(zai)、轻载(zai)时(shi)输入功率过高，输出(chu)纹波过大。

原因：

输(shu)入功(gong)率过(guo)高(gao)的原因是，Vcc不(bu)足时，IC进入反复启(qi)动状态，频繁(fan)的需要(yao)(yao)高(gao)压(ya)给Vcc电(dian)(dian)容充电(dian)(dian)，造成(cheng)起动电(dian)(dian)路损耗。如果启(qi)动脚与高(gao)压(ya)间串有电(dian)(dian)阻，此(ci)时电(dian)(dian)阻上功(gong)耗将较大，所以启(qi)动电(dian)(dian)阻的功(gong)率等级要(yao)(yao)足够(gou)。

电(dian)源IC未进入Burst Mode或(huo)已经进入Burst Mode，但Burst 频率(lv)太高(gao)，开关(guan)次数太多，开关(guan)损耗过大。

解决(jue)办法：

调节反馈(kui)参数，使(shi)得反馈(kui)速(su)度降(jiang)低。

开关电源调试问题（七）-短路功率过大

现象：

输(shu)出短(duan)路时，输(shu)入功率太大(da)，Vds过高(gao)。

原因：

输出短路时(shi)，重复(fu)脉冲(chong)多，同(tong)时(shi)开关管电(dian)流峰(feng)值很大(da)，造成输入功率太大(da)过大(da)的开关管电(dian)流在漏感(gan)上存储(chu)过大(da)的能量，开关管关断时(shi)引起Vds高。

输出短路时有两种可能(neng)引起开关管停止工(gong)作：

1）触发OCP这种(zhong)方式可(ke)以使开(kai)关(guan)动作立(li)即停(ting)止

a.触(chu)发反馈脚的OCP；

b.开(kai)关动作停(ting)止；

c.Vcc下降(jiang)到IC关闭(bi)电压(ya)；

d.Vcc重新上升到IC启动电压，而重新启动。

2）触(chu)发(fa)内部限(xian)流

这种方式发生时(shi)，限制可(ke)占空比，依靠Vcc下(xia)降到UVLO下(xia)限而(er)(er)停(ting)止开(kai)(kai)关动(dong)(dong)作，而(er)(er)Vcc下(xia)降的时(shi)间较长，即开(kai)(kai)关动(dong)(dong)作维持较长时(shi)间，输入功率将较大。

a.触发内部限流(liu)，占(zhan)空比(bi)受限；

b.Vcc下降到(dao)IC关闭电压；

c.开关动作停止；

d.Vcc重新上升到IC启动(dong)电压(ya)，而重新启动(dong)。

解决办(ban)法(fa)：

1）减少电流(liu)脉冲数，使输出短(duan)路(lu)时(shi)触发(fa)反馈脚的(de)(de)(de)OCP，可以使开关动作迅速停止工(gong)作，电流(liu)脉冲数将变少。这(zhei)意(yi)味着短(duan)路(lu)发(fa)生时(shi)，反馈脚的(de)(de)(de)电压应该(gai)更快的(de)(de)(de)上升。所以反馈脚的(de)(de)(de)电容不可太(tai)大；

2）减小峰值(zhi)电流。

开关电源调试问题（八）-空载，轻载输出纹波过大

现(xian)象：

Vcc在(zai)空载(zai)或轻(qing)载(zai)时不足。

原因：

Vcc不足(zu)时，在(zai)启动电(dian)压(如(ru)12V)和关断电(dian)压(如(ru)8V)之间振(zhen)荡(dang)IC在(zai)周期(qi)较长的(de)间歇(xie)工(gong)作，短(duan)时间提供(gong)能量到输(shu)(shu)出，接(jie)着停止工(gong)作较长的(de)时间，使得电(dian)容存储的(de)能量不足(zu)以维持输(shu)(shu)出稳定，输(shu)(shu)出电(dian)压将会(hui)下降。

解决方(fang)法(fa)：

保证(zheng)任何负载条件下，Vcc能够稳定供给。

现象：

Burst Mode时，间歇工(gong)作(zuo)的频(pin)率(lv)(lv)太(tai)(tai)低，此频(pin)率(lv)(lv)太(tai)(tai)低，输出电容的能(neng)量不(bu)能(neng)维持稳定。

解(jie)决办法：

在满足待机(ji)功(gong)耗要求的(de)条件(jian)下稍微提高间歇(xie)工作(zuo)的(de)频率(lv)，增大输出电容。

开关电源调试问题（九）-重载、容性负载不能启动

现(xian)象：

轻载能(neng)够启(qi)动，启(qi)动后也(ye)能(neng)够加重载，但(dan)是重载或大容性负载情况下不能(neng)启(qi)动。

一(yi)般设计要(yao)求(qiu)：

无论(lun)重载还(hai)是容性负载(如10000uF)，输(shu)入(ru)电压(ya)最低还(hai)是最低，20mS内，输(shu)出电压(ya)必须上升到稳(wen)定值。

原因及解决办法(保证Vcc在正常工作范围内的前提下)：

下面以容性负载C=10000uF为例进(jin)行分(fen)析，

按(an)规格要求，必须(xu)有足(zu)够的(de)能量(liang)使输出在20mS内(nei)上升到稳定(ding)的(de)输出电(dian)压(ya)(如5V)。

E=0.5*C*V^2

电容C越大，需(xu)要在(zai)20mS内从输入传输到输出的能量更大。

以芯片FSQ0170RNA为例如图所示，阴影部分总面积(ji)S就(jiu)是所需的能量(liang)。要增(zeng)加面积(ji)S，办法(fa)是：

1）增大(da)峰值电流(liu)限(xian)流(liu)点I_limit，可允许流(liu)过(guo)更(geng)大(da)电感电流(liu)Id：将与Pin4相接的电阻增大(da)，从内部(bu)电流(liu)源Ifb分流(liu)更(geng)小(xiao)，使作(zuo)为电流(liu)限(xian)制(zhi)参考电压的PWM比(bi)较器(qi)正输入端的电压将上升，即允许更(geng)大(da)的电流(liu)通过(guo)MOSFET/变压器(qi)，可以提供更(geng)大(da)的能量。

2）启动(dong)时(shi)，增加传递能量的时(shi)间(jian)，即延长Vfb的上升(sheng)时(shi)间(jian)(到达(da)OCP保护(hu)点前(qian))。

对这款FSQ0170RNA芯片，电(dian)(dian)感(gan)电(dian)(dian)流(liu)(liu)控制(zhi)是以Vfb为参考电(dian)(dian)压的(de)(de)(de)，Vfb电(dian)(dian)压的(de)(de)(de)波形(xing)与(yu)电(dian)(dian)感(gan)电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)包(bao)络成正比。控制(zhi)Vfb的(de)(de)(de)上(shang)升时间(jian)即可控制(zhi)电(dian)(dian)感(gan)包(bao)络的(de)(de)(de)上(shang)升时间(jian)，即增(zeng)加传递能量的(de)(de)(de)时间(jian)。

IC的(de)OCP功能是(shi)检测Vfb达到Vsd(如6V)实现的(de)。所以要降低Vfb斜率(lv)，就(jiu)可以延长Vfb的(de)上升时间。

输(shu)(shu)出电(dian)压(ya)(ya)未(wei)达到(dao)正常(chang)值时(shi)，如果反(fan)馈(kui)脚电(dian)压(ya)(ya)Vfb已经上(shang)升到(dao)保(bao)护点，传递能(neng)量(liang)时(shi)间(jian)不够。重载、容性负载启动时(shi)，输(shu)(shu)出电(dian)压(ya)(ya)建立较慢，加到(dao)光(guang)(guang)耦(ou)电(dian)压(ya)(ya)较低，通过光(guang)(guang)耦(ou)二极管(guan)的(de)电(dian)流小，光(guang)(guang)耦(ou)光(guang)(guang)敏管(guan)高阻(zu)态(tai)(趋(qu)向关断(duan))的(de)时(shi)间(jian)较长。IC内部电(dian)流源给(ji)与反(fan)馈(kui)脚相接的(de)电(dian)容充电(dian)较快，如果Vfb在这段(duan)时(shi)间(jian)内上(shang)升到(dao)保(bao)护点(如6V)，MOSFET将关断(duan)。输(shu)(shu)出不能(neng)达到(dao)正常(chang)值，启动失败。

解(jie)决办法：

使输出电(dian)压达到正常值时，反(fan)馈(kui)脚(jiao)电(dian)压Vfb仍然小于保(bao)护(hu)(hu)点(dian)。使Vfb远离(li)保(bao)护(hu)(hu)点(dian)而缓(huan)慢上升(sheng)(sheng)，或延长反(fan)馈(kui)脚(jiao)Vfb上升(sheng)(sheng)到保(bao)护(hu)(hu)点(dian)的时间，即(ji)降(jiang)低Vfb的上升(sheng)(sheng)斜(xie)率，使输出有足够的时间上升(sheng)(sheng)到正常值。

A.增大(da)反(fan)馈电容(rong)(C9)，可(ke)以将Vfb的上(shang)升斜(xie)率降低，如图所示，由(you)D线(xian)变成A线(xian)。但是反(fan)馈电容(rong)太大(da)会影(ying)响(xiang)正常工作(zuo)状态，降低反(fan)馈速度，使输出纹波变大(da)。所以此电容(rong)不(bu)能(neng)变化太大(da)。

B.由于A方法有不足，将一(yi)个电容(C7)串(chuan)连稳(wen)(wen)压(ya)(ya)管(D6，3.3V)并(bing)联到(dao)反(fan)馈脚。此法不会影(ying)响(xiang)正常工作，如B线(xian)所示，当Vfb<3.3V时，稳(wen)(wen)压(ya)(ya)管不会导通，分流。上升(sheng)3.3V时，稳(wen)(wen)压(ya)(ya)管进入(ru)稳(wen)(wen)压(ya)(ya)状(zhuang)态，电容C7开始充电分流，减小后续Vfb的(de)上升(sheng)斜率。C。在431的(de)K-A端并(bing)

联一个(ge)电(dian)(dian)容(C11)，电(dian)(dian)源启动(dong)时，C11电(dian)(dian)压较低，并由光(guang)耦二极管和431的偏置电(dian)(dian)阻(zu)R10进行充电(dian)(dian)。这(zhei)样光(guang)耦就有较大(da)电(dian)(dian)流通过，使光(guang)耦光(guang)敏管阻(zu)抗较低而分流，Vfb将(jiang)缓慢上升，如C线所示。R10×C11影响充电(dian)(dian)时间，也就影响输出的上升时间。

开关电源调试问题（十）-空载、轻载输出反跳

现象：

在输出(chu)空载(zai)或轻(qing)载(zai)时，关闭输入电压，输出(chu)(如5V)可能会出(chu)现如下图所(suo)示的(de)电压反跳的(de)波形。

原因：

输入关掉时，5V输出(chu)将会下降(jiang)，Vcc也跟着下降(jiang)，IC停止(zhi)工作，但是(shi)空载或轻载时，巨(ju)大(da)(da)的PC电(dian)(dian)源大(da)(da)电(dian)(dian)容(rong)电(dian)(dian)压(ya)并不能(neng)快速下降(jiang)，仍然能(neng)够(gou)给高(gao)压(ya)启动(dong)脚提(ti)供较(jiao)大(da)(da)的电(dian)(dian)流使得IC重(zhong)新启动(dong)，5V又重(zhong)新输出(chu)，反跳。

解决方法：

在启动脚串(chuan)入(ru)较大(da)的(de)限流电(dian)阻(zu)，使得大(da)电(dian)容电(dian)压下降到仍然比较高的(de)时候也不(bu)足(zu)以(yi)提供(gong)足(zu)够的(de)启动电(dian)流给IC。

将启动(dong)接到整流桥(qiao)前,启动(dong)不受大电容电压影响。输入电压关断时，启动(dong)脚(jiao)电压能够(gou)迅(xun)速下(xia)降。

开关电(dian)源的工作条件

1、开关：电力电子器(qi)件工作在开关状态而不是线性(xing)状态。

2、高(gao)频：电(dian)力电(dian)子器(qi)件工作在高(gao)频而不是接(jie)近工频的低频。

3、直(zhi)流：开关电(dian)源(yuan)输(shu)出(chu)的是(shi)直(zhi)流而(er)不是(shi)交流。

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