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開關(guān)電源系統(tǒng):LLC應(yīng)用的測試分析技巧

EMC在電子產(chǎn)品/設(shè)備已經(jīng)成為可靠性的重要組成部分;將越來越被重視!特別對于我們的工業(yè)&消費類產(chǎn)品要求滿足其相應(yīng)的認證和出口要求,對應(yīng)的國家政策也在不斷完善;同時國際貿(mào)易的深化發(fā)展;EMC技術(shù)成為電子產(chǎn)品/設(shè)備必過的硬性指標(biāo)!隨著電子產(chǎn)品/設(shè)備的供電系統(tǒng)都開始大量運用高頻開關(guān)電源并且也越來越高端化;因此對電源環(huán)境的要求就越來越高;EMC將是越來越重要!

電子產(chǎn)品/設(shè)備我們經(jīng)常碰到的EMI的問題;我的講座及我的公眾號都有剖析EMI-傳導(dǎo)設(shè)計的方案和總結(jié)!看過我的文章和聽過我的課的電子設(shè)計師們;給我的反饋結(jié)果;目前碰到EMI問題根據(jù)您的EMI濾波器設(shè)計法則 確實解決了我們的EMI-傳導(dǎo)問題;讓非常多的人受益!

電子產(chǎn)品/設(shè)備EMI-輻射的問題;大多數(shù)的設(shè)計者們都沒法入門檻!比如我們的電子產(chǎn)品/設(shè)備經(jīng)常會出現(xiàn)30MHZ-50MHZ 特別是30MHZ左右的EMI-輻射問題;有時還兼而有之!我也有進行理論分析;我的《開關(guān)電源:EMC的分析與設(shè)計》

開關(guān)電源PFC;FLY;LLC架構(gòu)的EMI的問題我講實戰(zhàn)方法!

LLC在有PFC設(shè)計的>75W的開關(guān)電源系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)在是越來越廣泛;同時其優(yōu)越的效率和EMI表現(xiàn)基本是中功率電源方案的首選;在網(wǎng)絡(luò)及各種平臺上都有LLC方面的詳細資料介紹;我將在LLC的應(yīng)用中的基本測試分析技巧給電子設(shè)計師們做個分析參考!

開關(guān)電源系統(tǒng)-LLC的基本原理及波形Data如下:同時透過時域的波形也可以了解其EMI的特性問題。

根據(jù)電路原理,電感電容串聯(lián)或并聯(lián)可以構(gòu)成諧振電路,使得在電源為直流電源時,電路中得電流按照正弦規(guī)律變化。由于電流或電壓按正弦規(guī)律變化,存在過零點,如果此時開關(guān)器件開通或關(guān)斷,產(chǎn)生的損耗就為零。

開關(guān)電源系統(tǒng)-LLC原理方案設(shè)計如下:

一般設(shè)計準(zhǔn)則

準(zhǔn)則1:轉(zhuǎn)換器設(shè)計工作在正常輸入電壓;

準(zhǔn)則2:轉(zhuǎn)換器必須能夠自動調(diào)節(jié),當(dāng)輸入電壓最大且零負載;

準(zhǔn)則3:轉(zhuǎn)換器必須在一直工作于ZVS區(qū)域;

開關(guān)電源系統(tǒng)LLC主要工作原理:LLC諧振變換的直流特性分為零電壓工作區(qū)和零電流工作區(qū)。這種變換有兩個諧振頻率。

一個是Lr 和Cr的諧振點,另外一個諧振點由Lm, Cr以及負載條件決定。

負載加重,諧振頻率將會升高。

考慮到盡可能提高效率,設(shè)計電路時需把工作頻率設(shè)定在fr附近。

其中,fr為Cr,Lr串聯(lián)諧振腔的諧振頻率。

當(dāng)輸入電壓下降時,可以通過降低工作頻率-獲得較大的增益。通過選擇合適的諧振參數(shù),可以讓LLC諧振變換無論是負載變化或是輸入電壓變化都能工作在零電壓工作區(qū)。

LLC-諧振變換器的上述工作機理對于做過開關(guān)電源設(shè)計的工程師都是基本的知識點;LLC在實際測試及故障機理判斷的時候如果能掌握簡單的方法,對調(diào)試和應(yīng)用就會非常有用;我提供我的實踐方法給大家參考!

如上圖的LLC恒壓電源及如下的LED背光恒流的設(shè)計應(yīng)用。

1.LLC半橋諧振變換器我們典型的在原邊側(cè)(高壓共地)和在次級側(cè)(輸出端共地)的應(yīng)用其測試方析基本相同;確認IC的是否能正常工作(IC后級不工作)!

A.電路設(shè)計焊接調(diào)試或者電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時;我們可以通過測試其驅(qū)動的波形進行IC的工作評估;

B.測試分析技巧;上電測試:IC測試基本供電引腳的電壓及驅(qū)動波形!

注意示波器測試在觸發(fā)模式時,單次觸發(fā)基線在幾uS/幾十uS將IC的驅(qū)動負載單元斷開可以確認IC是否能滿足正常工作的條件;測試Data如下;

                CH2:DRV1(IC)  CH4:DRV2(IC)

IC及控制電路正常時,IC-驅(qū)動電路會發(fā)出一串各50%左右的驅(qū)動脈沖,同時可以檢查IC的設(shè)置或固定的死區(qū)時間Td

1. LLC半橋諧振變換器我們典型的在原邊側(cè)(高壓共地)和在次級側(cè)(輸出端共地)的應(yīng)用其測試方析基本相同;確認系統(tǒng)加載時是否能正常工作!

A.注意用好示波器的觸發(fā)方法,可以幫助我們解決復(fù)雜的問題

B.系統(tǒng)帶載上電需要考慮的幾個問題

電源系統(tǒng):需要考慮上電的沖擊電壓&上電的沖擊電流

IC的檢測:需要考慮上電的時序&上電的速度(檢測電路的瞬態(tài)響應(yīng)判斷機制)

C.如果上電時系統(tǒng)帶載工作時出現(xiàn)問題需要重視下面的幾個問題

① 上電測試觸發(fā)過流保護

② 上電時系統(tǒng)開環(huán)觸發(fā)過壓(OVP)保護

③ 上電時系統(tǒng)檢測電路工作異常或器件異常

④ 上電時如控制IC存在多種保護功能機制時需要優(yōu)先確認保護功能的上電保護動作的狀態(tài)

 

通過示波器測試在觸發(fā)模式時,單次觸發(fā)基線在幾uS/幾十uS上電測試系統(tǒng)帶載工作時啟動波形數(shù)據(jù);測試Data如下;檢測LLC系統(tǒng)上電工作狀態(tài):

CH2:開關(guān)MOS下管-DRV2(驅(qū)動) CH3: 開關(guān)MOS上管-DRV1(驅(qū)動)

系統(tǒng)控制檢測電路上電工作時,LLC-驅(qū)動會從輕載到滿載的工作變化過程;上電輕載時可以檢查50%PWM工作時的上限頻率(IC設(shè)定或固定)

CH2:開關(guān)MOS下管-DRV2(驅(qū)動) CH3: 開關(guān)MOS上管-DRV1(驅(qū)動)

系統(tǒng)控制檢測電路上電工作時,LLC-驅(qū)動會從輕載到滿載的工作變化過程;上電負載增加時LLC的工作頻率逐漸降低(如上圖測試151.5KHZ)

CH2:開關(guān)MOS下管-DRV2(驅(qū)動) CH3: 開關(guān)MOS上管-DRV1(驅(qū)動)

系統(tǒng)控制檢測電路上電工作時,LLC-驅(qū)動會從輕載到滿載的工作變化過程;上電負載增加時LLC的工作頻率逐漸降低(如上圖測試100KHZ)如果測試系統(tǒng)出現(xiàn)觸發(fā)IC的功能保護狀態(tài)時;系統(tǒng)驅(qū)動會出現(xiàn)異常或關(guān)斷;此時需要同時檢查保護功能引腳的狀態(tài)進行故障判斷!!

CH2:開關(guān)MOS下管-DRV2(驅(qū)動) CH3: 開關(guān)MOS上管-DRV1(驅(qū)動)

系統(tǒng)控制檢測電路上電工作時,LLC-驅(qū)動會從輕載到滿載的工作變化過程;上電負載增加時LLC的工作頻率逐漸降低(如上圖測試88.65KHZ)如果測試系統(tǒng)出現(xiàn)觸發(fā)IC的功能保護狀態(tài)時;系統(tǒng)驅(qū)動會出現(xiàn)異常或關(guān)斷;此時需要同時檢查輸入前級PFC是否正常工作;PFC工作沒有啟動或負載異常過載時;LLC的工作頻率會跑到IC工作設(shè)定的下限頻率保護功能;可以進行PFC上電工作的電壓及時序檢查,減小負載來進行故障判斷!!!

產(chǎn)品的硬件電路測試&調(diào)試技巧!

注意用好示波器的觸發(fā)方法,可以幫助我們解決復(fù)雜的問題

系統(tǒng)帶載上電需要考慮的幾個問題:

A.電源系統(tǒng):需要考慮上電的沖擊電壓&上電的沖擊電流

B.IC的檢測:需要考慮上電的時序&上電的速度(檢測電路的瞬態(tài)響應(yīng)判斷機制)

任何的設(shè)計要從實際的需求出發(fā);

阿杜老師的理論是:

產(chǎn)品可靠性第一位!用理論指導(dǎo)實踐!!電路的測試&調(diào)試有實踐技巧!!!

聲明:本內(nèi)容為作者獨立觀點,不代表電子星球立場。未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載。授權(quán)事宜與稿件投訴,請聯(lián)系:editor@netbroad.com
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