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1、实用标准文案初次设计反激电源式电源步骤准备在初次设计电源之前，应确保电源所采用的印刷电路板符合Power Integrations器件数据手册中指定的布局指南。如果在实验用面包板或原始样板上搭建设计的电路，会引入很多寄生元件，这样会影响电源的正常工作。而且，许多实验用面包板都无法承载开关电源所产生的电流水平，并可能因而受损。此外，在这些电路板上非常难以控制爬电距离和电气间隙。所需设备在本课程中，您将用到以下设备：1. 一个隔离式交流电源供应器或一个自耦变压器2. 一个瓦特表3. 至少四个数字万用表，其中两个具有高精度电流量程4. 一个带有高压探针的示波器5. 一个电流探针6. 还有您的实际负载
2、实用标准文案第1章：术语本课中将频繁使用的两个术语是“稳压”和“自动重启动”。当电源处于稳压状态时，控制 器持续接收反馈，所有输出电压均保持稳定不变，并处于指定的容差限值内。自动重启动是 Power Integrations器件中内置的一种保护模式。处于稳压状态的输出自动重启动在工作期间，如果所消耗的功率大于电源所能提供的功率限值，或者在启动后，电源的输出 电压在指定的时间内不能达到稳压，Power Integrations器件将进入自动重启动保护模式。这种设计通过限制电源在故障情况下提供的平均功率，可防止元件受损。有关特定的自动重 启动导通时间，请参见相关的Power Integration
3、s器件数据手册。在测试期间，如果发现电源性能与本课程中所描述的情况不符，或者表现出任何异常特征，请停止测试程序，并参照其他PI大学故障诊断课程中的内容排查问题，或者联系当地PI代 表解决问题。第2章：设计信息现在就可以开始测试了。下面，我们将以使用TinySwitch -PK器件的RD-1151参考设计 电路板为例进行讲解。该电源用于DVD播放器，可提供7.5 W的连续输出功率，峰值功率 为13 W。连续输出功率分为四路输出，它们包括：3.3 V，500 mA5 V，500 mA实用标准文案正12 V，250 mA负12 V，30 mA第3章：目测设计之前，应先目测检查电路板，确保所有极性组件
4、都已正确插装。虽然这种情况并不常见，但一个元件插装错误却能导致破坏性故障。即使在完成了元件插装检查后，我们仍强烈建议您在第一次设计电源时佩戴护目装置。确保 所有极性组件都已正确插装第4章：禁用欠压锁存 第一步是检查电源能否在低输入电压下正确工作，因此您需要禁用Power Integrations器 件的欠压锁存功能（如果已启用的话）。在大部分设计中，这意味着将UV电阻从电路板上 卸除。在本设计范例中，UV电阻连接在DC总线和TOPSwitch -HX器件的M引脚之间。 您需卸除这些电阻，使M引脚与源极短路。如果是其他产品，请参阅相应的器件数据手册， 确定应使用的正确元件和禁用UV功能的方法。第
5、5章：极低电压工作接下来，将两个短导线焊接到输入电容的负极和正极端子上，用作测试点。为了正确验证低 电压工作情况，您需要在施加低AC输入电压的过程中，监测输入电容的输出电压和DC总 线电压。将一个万用表连接到电路板的输出端子，并将另一个万用表连接到输入电容，利用 两个测试点进行监测。这两个万用表都应设置为读取DC电压。实用标准文案如果您的设计有多路输出，可将负载电阻连接到主稳压输出以外的任何输出。负载电阻的大 小应能够吸收为每个输出指定的最小负载。这样可防止这些输出电压因峰值充电而超出规格 范围。如果没有为输出指定最小负载，那么选择电阻吸收5 mA的输出电流。将AC输入导线连接 到电路板。确保
6、AC输入正确连接到电源的输入端子，而不是连接到DC输出。AC输入连 接错误可严重损坏电源。在本测试中，您还需要测量AC输入功率。如果您有瓦特表，请参照其操作手册中有关如何 安装到AC输入通道的说明，配置为测量AC电压、电流及输入功率。如果没有瓦特表可用， 可将第三个万用表与AC输入串联，设置为测量AC电流。再将第四个万用表连接到电源输 入端子，测量AC电压。现在，确保自耦变压器或交流电源供应器设置为零，然后将其开启。将输入电压慢慢提高到 约10 VAC。您应该可以在瓦特表或输入万用表上看到AC输入电压在逐步增大。如果没看 到的话，应确认您的交流电源供应器是否配置正确。您还应该看到DC总线电压在
7、您施加 AC电压的过程中不断增大。如果您使用的是瓦特表，稳态AC输入功率应小于15 mW。如果您使用的是两个万用表， 稳态AC电流读数应小于10 mA。如果您看到输入功率或AC电流高于此值，那么说明您的 电路板存在故障。关闭交流电源供应器，断开AC输入连接。在上述情况下，持续提高AC电压会对电路板造成破坏性故障。有关确定和修复电路板故障 的信息，请参见PI大学课程“修复无输出电压的反激式电源”。第6章：启动和稳压实用标准文案如果输入功率小于15 mW，则可继续将电压增大到50 VAC。观测DC输出电压，如果输出处于稳压状态、自动重启动状态，或者输出电压表上的电压读数大于0.1 V，则说明的电
8、路板未受损且功能正常。继续将AC输入电压增大至指定的最小输入电压。如果电源无法启动或达到稳压，请停止测 试，并参照PI大学课程“修复输出无法达到稳压的反激式电源”排查问题。现在，关闭AC输入，将输入导线从电路板断开，将输入电容放电至安全的电压水平。此外， 将万用表从DC大容量电容断开。第7章: MOSFET漏极幵关波形接下来，您需要监测漏极开关波形。断开电路板上的漏极走线，插入一个电流环。确保此断 开点介于Power Integrations器件漏极引脚与箝位电路中的任何元件之间。这样可以确保 探针只检测到MOSFET电流。将一个1000 V或更大倍数的X100探针连接到MOSFET两端来测量
9、开关电压。将示波器配 置为以适当的比例同时显示电压和电流波形，并设置一个宽时基，以便在一帧图像上显示许 多开关周期。例如，对于这个132 kHz设计，可将时基设置为每格50 ps。第 8章：负载主输出现在，将一个电子负载连接到电源的主输出，确保负载设置为零。将两个万用表连接到该输 出，一个连接到输出端子来测量输出电压，另一个与电子负载串联来测量输出电流。用精度 最高的万用表来测量输出电流。实用标准文案重新将AC输入导线连接到电路板，确保自耦变压器或交流电源供应器设置为零。现在，接 通 AC 输入，慢慢将电压增大至电源的最小指定输入电压。慢慢将电源的负载增大至满功率 的 25%。输出电压应维持在
10、指定稳压容差范围内。继续将负载提升到满载。输出电压应保 持稳定，并处于稳压限值范围内。第9章：满载工作如果您的设计采用多路输出，请关断AC输入，拆下早前安装的最小负载电阻。将所有这些 电阻都分别替换为电子负载，直到您电源的所有输出都加有负载。如果此时没有电子负载可 用，请参照电力电子装置导论课程了解更多负载选项，以及如何替代它们的信息。按照前面所讲的方法，连接两个万用表来监测每个输出的输出电压和电流。本设计总共有4 路输出，因此总共需要8 个万用表，其中至少 4 个应具有高精度电流量程。这种配置便于进 行快速测量。如果没有足够的这种万用表可用，可以用一个万用表来测量所有电压，方法是 将它轮流连
11、接到所有输出，分别测量电压，一次测量一个输出。将所有负载设置为从每个输出吸收少量的电流，避免峰值充电的发生。再次将AC输入归零， 然后接通，慢慢将输入增大至电源的最小工作电压。从主输出开始逐个慢慢增大每个输出的 负载，以达到该输出的额定满载点，直到电源的所有负载都提供指定的满输出功率为止。此时，您的电源提供最大连续输出功率。所有输出都应保持稳压，并且处于指定的容差限值 范围内。否则，请停止测试，参照PI大学故障诊断课程中的内容来排查问题。如果电源已 进入自动重启动模式，请参见PI大学课程“修复无法提供满功率的反激式电源”。第10章：检验效率实用标准文案当电源在最大连续负载和低压状态下运行时，对
12、电源执行快速效率测量，并将测量结果与PI Expert指定的目标值进行比较。如果发现测量的效率低于预期的5%以上，请参照PI大学故障诊断课程中的内容排查问题。第11 章：峰值漏极电压（高压） 接下来，减小示波器的时基，并在漏极电压的上升沿触发。将示波器设置为正常触发模式，然后缓慢增加触发电平，直至示波器在MOSFET电压出现最高峰值时偶尔触发。利用示波器的光标测量MOSFET在此峰值时的最大电压。现在，缓慢将AC输入电压增加 到最大输入电压，增加50 V后暂停，以增加触发电平，然后测量最高峰值。旦所测得的峰值漏极电压超过650 VDC，则应停止增加输入电压，以防止该电压超过 MOSFET的最大
13、额定电压。如果在被迫停止前尚未达到最大输入电压，则说明您的箝位电 路可能设计有误，或者变压器漏感超过了预期值。请先解决这问题，然后再继续下操作。第12 章：欠压锁存接下来，将各输出负载降至最低，然后切断AC输入。如果您的设计中包含UV检测电路， 则请重新连接该电路。此外，应将一个万用表连接到输入大容量电容两端，设置为测量DC 电压。将AC输入归零并接通，然后缓慢增加电压，直至DC总线电压达到UV阈值的下限。电源的启动电压应介于根据Power Integrations器件及您的UV电阻的容差所定义的两个 限值之间。而且，电源在电压达到您设计的最小AC输入电压之前应能启动。在我们的设计范例中，电源
14、应在DC总线上的78 V到105 VDC电压范围内启动，这由电阻 和器件UV电流阈值的容差所定义。第13 章：峰值漏极电压（过载） 电源启动后，将AC电压增加到最小输入电压，然后使电源上的负载达到满载。在主输出上，开始缓慢增加负载，同时监测示波器上的峰值漏极电压。在开始使电源输出过载时，确认该峰值电压始终不会超过650 V峰值。如果超过峰值，请停止测试，排查箝位电路上的问题。旦达到最大过载功率，输出将会失调。这将触发Power Integrations器件并进入自动重 启动，或者进行锁存关断。自动重启动是对电压失调最常见的种响应方式，但具体响应情况因器件系列和电路配置而 异。详细信息请参见产品
15、数据手册。记录电源在刚进入保护模式之前示波器上所显示的峰值漏极电压值。如果该电压大于650 VDC,您需要调整箝位电路。电源过载会给所有元件带来压力，且会增加电源的损耗。这将导致元件温度迅速升高，因此如果出现过热的情况，应立即停止测试，让电源慢慢冷却下来。第14 章：峰值漏极电压（启动） 进行下个测试时，需要将电源负载减小至满载。如果电源已进入锁存关断模式，可能需要 在电源返回正常操作模式之前切断并重新接通AC输入。切断交流电源供应器，然后等待 DC总线上的电压已降至约10 V。如果设计中采用了大容量电容，可能需要花费几分钟的时 间。使用电容放电板可以缩短这时间。实用标准文案接下来，您将检验启
16、动时的漏极电压和电流波形。将输入电压增至最大值，确保电源处于满 载状态。将示波器设置为在漏极电压波形的上升沿正常触发。缓慢增加触发电平，直至找到 可在正常工作模式下进行触发的最高电平。然后切断交流输入，重新装上电源。在增加触发电平的过程中继续这一操作，直至在装上电源的过程中抓取到最高峰值电压。如 果测得的最高电压超过650 V 峰值，则需要重新设计箝位。第15 章：漏极电流波形（启动）触发示波器上的漏极电流波形时重复上述操作程序，测量在装上电源时看到的最高电流。检 验电流波形的形状，看是否存在变压器饱和的迹象。启动过程中，可能会看到两个电流波形中的一个。左侧波形是正常电流脉冲，它在导通到关 断的过程中呈线性斜升。右侧电
