設計一款20W日光燈電源
隔離方案
輸入電壓:AC85-265V
輸入頻率:50-60Hz
輸入功率:20W
輸出電壓:60-70V
輸出電流:0.285A
效率:0.86
功率因數:≥0.98以上
電流總諧波:≤10%
設計一款20W日光燈電源
隔離方案
輸入電壓:AC85-265V
輸入頻率:50-60Hz
輸入功率:20W
輸出電壓:60-70V
輸出電流:0.285A
效率:0.86
功率因數:≥0.98以上
電流總諧波:≤10%
(轉載)MT7930 電源驅動板常見問題及解決方法,
1. MT7930 的有源 PFC 及恒流原理
MT7930 是一款單級 APFC(有源 PFC)及 CC(恒流)的 LED 驅動芯片。BOM 少,成本低,設計簡單,保護功能齊全。
由于輔助繞組的電壓波形在功率 MOS 管關斷期間與輸出電壓成比例關系,因此 MT7930通過對輔助繞組的電壓波形進行檢測來對輸出電流、電壓進行間接檢測。然后第 4 腳 COMP腳的外接補償電容,對高開關頻率的輸出電流進行長程平均(濾波周期小于 10ms,也即是小于市電經過全橋整流后的 10ms 周期)。該長程平均值再與內部的參考電平(400mV)進行比較,從而產生 PWM 控制波形對功率 MOS 管進行控制。從而達到恒流輸出的目的。由于 MT7930 是采用平均電流模式來對輸出電流進行恒流,因此輸出電流與輸入電壓,輸出電壓均無關,同時也對變壓器電感不敏感。MT7930 通過 COMP 腳(第 4 腳)的補償電容進行長程平均,因此 COMP 腳上的電壓信號在一個正弦波周期內基本保持不變。而 MT7930 內部正是通過 COMP 腳的電壓來控制源邊的開關導通時間。當輸入市電的電壓確定后,COMP 腳的平均電壓就確定了,也即是開關導通時間確定了,因此源邊的峰值電流就會跟隨輸入正弦波電壓變化而變化(源邊峰值電流
= I P _ PK =Vin · sin(ùt )· Ton
Lp
式中 Lp 為源邊電感,Ton 為導通時間。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 值就達到了。從上面的說明可以看出,COMP 腳的補償電容越大,系統的平均時間越長,則 COMP 腳的電壓信號越穩定,即開關導通時間越恒定,就可以達到更高的 PF 值。但 COMP 電容越大,系統的環路響應也就越慢,同時,啟動的時間也越長(因為 COMP 腳要花更長的時間達到穩定值)。因此 COMP 腳電容也不是越大越好,一般取值在 470nF ~ 1uF,680nF 是一個比較好的折中值。
2. 線性調整率差或負載調整率差
(1) 如果變壓器的空閑時間不夠,會造成線性調整率差,尤其是在 AC85V 輸入時,測量 MOS 漏極波形在導通前的振鈴信號的時間(即最小空閑時間),這段時間需要大于 2uS 或周期的 10%;
(2) Comp 腳的電容小到 pF 量級;
(3) MOS 管柵極是否有二極管;
(4) 檢查 MOS 管柵極的驅動二極管方向是否正確;如果方向錯誤,則會導致 Io 隨 AC 電壓的升高而升高,Io 可能變化 50mA 以上;
(5) 檢查 PCB 排版,主要有以下幾個方面:
輔助供電電容和 CS 腳的緩沖電阻靠近芯片放置;
芯片 Dsen 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)走線盡量短而粗,且遠離芯片的 Dsen 腳和 CS
腳,使其不受干擾;
(6) AC 輸入端的串聯阻抗大,如串聯的差模電感、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之間;
(8) 變壓器的干擾:如果變壓器離 Dsen 腳走線和 CS 腳走線距離太近,則會干擾導通時間和周期;
此時,應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 GND;
(9) MOS 管的 Rds_on太大;
(10) MOS 管的 Ciss 太大;
(11) 在計算表格中,“MOS 管的導通壓降”取值太小,需根據高溫時的壓降來取值;
(12) 芯片的 Dsen引腳與芯片的GND引腳間電容值大于33pF
3. 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。
4. 高溫或老化時輸出電流下降,常溫下正常
(1) 在高溫時 MOS管的導通電阻Rds_on會增大,在120℃時會是常溫25℃的一倍,
如果MOS 管的質量不好,在120℃時其Rds_on會增大更多,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下降,在設計變壓器時最大飽和磁
通密度 Bmax的取值需小于0.3;
(3) 輸出二極管為肖特基二極管且散熱不好;
(4) 使用劣質磁芯,劣質磁芯在高溫時最大飽和磁通密度Bmax下降得過低,標準的
磁芯此值在100℃時為 0.39,在120℃時為0.35。
5. 不恒流
(1) 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,最好多股細線并繞平鋪疏繞。
6. 開機燒 MOSFET
(1) MOS管漏極的檢流電阻計算是否合理;
(2) 變壓器電感量是否合理;
(3) MOS管柵極是否被拉高。
7. PF值低
(1) 芯片的 comp腳電容值太小;
(2) 若只在高溫時偏低或者電源工作一段時間后功率因數值偏低,則此電容熱穩定
性差,請使用穩定性好的NPO或X7R 系列瓷片電容。
(提高功率因數值也會降低THD諧波失真)
8. 啟動時間長 @ AC85V、輸出有電解的方案中
STP腳的啟動電阻值給芯片供電電容的充電時間長導致;
(1) 減小 STP腳的啟動電阻值,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,要保證一次啟動成功,一般可
選4.7uF~22uF電解電容,或選10uF~33uF貼片電容。
(3) MOS管的柵極 Ciss電容大,需要啟動電阻和VDD供電電容提供更多的能量,這種情況需加大VDD供電電容值。
9. 效率偏低
(1) MOS管柵極是否有二極管
(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 輸入端的串聯阻抗大,如串聯的差模電感、共模電感、熱敏電阻等的阻抗太大;
(5) 次級整流二極管是否為低壓降的快恢復型;
(6) MOS管的體電阻Rds_on太大
(7) 初級繞組吸收電路電阻值小、電容值大。
10. 開路限壓
Dsen腳兩電阻的比值大會導致開路輸出電壓高;
如果比值太小,不能兼容最高輸出電壓,同時如果輸出使用延時時間比較長的電子負載
時,在電子負載還沒有正式進入正常工作狀態電源會進入開路保護模式;
11. 短路保護功能失效
(1) Dsen腳兩電阻的比值過小;
(2) 芯片的 Dsen 引腳與芯片的 GND 引腳間的信號受到其它信號的干擾,使其在輸
出短路的情況下,Dsen腳檢測的電壓高于200mV,請檢查PCB走線;
(3) 芯片的 Dsen 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) 在高溫時短路保護功能失效,檢查芯片的 Dsen 引腳與芯片的 GND 引腳間電容
值是22pF是否是熱穩定性好的NPO或者 X7R 類型;