2024-09-19
开关电源控制电路中开关管导通与关断的时间比例,维持稳定的电路电压输出,是一种很常见的电源设计。但从事过开关电源设计的人都知道,在测试开关电源的过程中,经常会听到一些啸叫声,类似高压不良时的漏电声,或者类似高压拉弧的声音。那么当出现这些现象时,应该如何解决呢?
一般来说,开关电源啸叫的原因一般有以下几种诱因。
变压器浸漆不良
包括未浸漆水。啸叫导致波形有尖峰,但带载能力一般正常。特别说明:输出功率越大,啸叫声越强烈,功率越小表现不一定明显。一款72W充电器产品有过带载不良的体验,发现在这款产品中对磁芯的材质有严格的要求。另外,当变压器设计不好时,也有可能在工作时产生震荡异响。
PWM IC地线走线错误
通常有些产品能正常工作,但有些产品带不上负载,也有可能震荡不起来,特别是一些小功率IC使用时,更容易出现无法正常工作的情况。例如SG6848测试板,因为开始对IC的性能了解不透彻,凭经验草草布局,结果测试时无法进行宽压测试。
光耦工作电流点布线错误
当光耦工作电流电阻的位置接在次级滤波电容之前时,也存在产生啸叫的可能,特别是负载较大时。
参考稳压IC TL431的地线错误
同级参考稳压IC的地线与初级IC的地线要求相同,即不能直接与变压器冷地、热地相连,如果连在一起,其结果是带载能力下降,啸叫声与输出功率成正比。
当输出负载较大,接近电源的功率极限时,开关变压器可能进入不稳定状态。前一个周期开关管占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输的能量过多;直流整流储能电感的能量在这个周期没有完全释放,通过PWM判断下一个周期没有驱动信号导通开关管,或者占空比过小,此后的整个周期开关管处于关断状态,或者导通时间过短。当储能电感经过一个多整周的能量释放后,输出电压下降,而下一个周期开关管的占空比会变大……这个周期会使变压器产生一个较低的频率(有规律的间歇性全截止周期,或占空比剧烈变化的频率),产生人耳能听到的较低频率的声音。
同时输出电压波动会比正常工作时更大。当单位时间内间歇性全截止周期数达到总周期数的相当比例时,甚至会使原本工作在超声波频段的变压器的振动频率降低,进入可听见的频率范围,发出尖锐的高频“啸叫”。此时开关变压器工作在严重的过载状态,时刻都有烧毁的可能——这就是很多电源烧坏前“啸叫”的由来。相信有些用户都有过类似的经历。