当开关电源出现啸叫时,我们要该如何处理?
开关电源控制电路中开关管的通断时间比,保持稳定的电路电压输出,是非常常见的电源设计。但从事开关电源设计的人都知道,在测试开关电源的过程中,经常会听到一些鸣笛声,类似于高压不好时的漏电声,或者高压电弧的声音。那么当这些现象出现的时候,我们应该如何解决呢?
一般来说,出现开关电源啸叫有几个原因:
变压器油漆浸渍不良
包括未浸渍静置水。啸叫引起的波形有峰值,但承载能力一般正常,这意味着输出功率越高啸叫越强,而功率越低可能越不明显。一款72W充电器产品出现过负载不良的情况,发现这款产品对磁芯的材质有严格的要求。此外,当变压器设计不好时,运行时振动也会产生异常噪音。
错误的Pwm接地布线
通常情况下,有些产品可以正常工作,但有些产品无法加载,可能无法开始振动,尤其是应用一些低功耗IC时,更有可能无法正常工作。比如SG6848测试板,由于一开始没有对IC的性能有透彻的了解,凭经验草草布局,结果测试时无法做宽电压测试。
光耦工作电流点的布线误差
当光耦的工作电流电阻的位置接在次级滤波电容的前面时,也有啸叫的可能,尤其是负载较大时。
参考电压调节器集成电路TL431接地故障
同一个二次参考稳压IC的接地与一次IC的接地要求相同,即不能直接与变压器的冷热地连接。如果它们连接在一起,承载能力将会降低,啸叫将与输出功率成正比。
当输出负载较大且接近电源功率极限时,开关变压器可能进入不稳定状态。在前一个周期中,开关管的占空比过大,导通时间过长,通过高频变压器传输的能量过多。DC整流储能电感的能量在此期间没有完全释放。根据PWM判断,下一个周期没有驱动信号导通开关管,或者占空比太小。此后的整个时间内,开关关闭或接通时间过短。超过一个完整的能量释放周期后,储能电感的输出电压会下降,下一个周期开关管的占空比会更大...这个周期会使变压器以较低的频率振动(有规律的间歇全关周期或占空比剧烈变化的频率),并使较低频率的声音能被人耳听到。
同时,与正常运行相比,输出电压的波动也会增大。当单位时间间歇全关周期数达到总周期数的相当比例时,原本工作在超声波频段的变压器振动频率甚至会降低,进入可听频率范围,发出尖锐的高频哨声。此时开关变压器工作在严重过载状态,可能一直烧坏——这是很多电源烧坏前“尖叫”的由来,相信有用户也有过类似的经历。
或者在负载较轻时。
在这种情况下,开关管也可能有间歇性的全关断期,开关变压器也是在过载状态下工作,这也是非常危险的。这个问题可以通过在输出端预设虚拟负载来解决,但在一些“节能”或大功率的电源中还是时有发生。
当没有负载或负载过轻时
变压器在运行中产生的反电动势不能被很好地吸收。这样,变压器会将许多杂波信号耦合到绕组。这种杂波信号包括许多不同频谱的交流分量。也有很多低频波。当低频波与变压器的自然振荡频率一致时,电路就会形成低频自激。变压器的磁芯不会发出声音。我们知道人的听力范围是20-20KHZ。因此,我们在设计电路时,通常会加入选频电路。滤除低频成分。最好在反馈回路中加入带通电路,防止低频自激。或者将开关电源设为固定频率。
本文主要介绍了产生开关电源啸叫的六个原因,并针对这六个原因给出了相应的解决方案。这是一篇基础文章。希望通过本文,当你遇到开关电源时,可以用本文的方法自己解决。