24伏开关电源常见故障维修,tl494开关电源故障检修方法

首页 > 家居 > 作者:YD1662023-04-19 20:26:48

图3

当进行Buck转换器的PCB布局设计时,A1区域的面积就应当被设计得尽可能地小。关于这一点,可以参考第7章的PCB布局设计实战要点。

4. 输入和输出的滤波处理

在理想状况下,输入、输出电容对于Buck转换器的开关电流来说都具有极低的阻抗。但在实际上,电容都存在ESR和ESL,它们都增加了电容的阻抗,并且导致上面出现额外的高频电压跌落。这种电压跌落将在电源供应线路上和负载连接电路上形成相应的电流变化,见图4。

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图4

由于Buck转换器输入电流的不连续特性和实际为转换器供电的电源线通常都很长的缘故,输入回路A3所造成的辐射也可能是很可观的,并且可导致超出规格的传导辐射(在150kHz~30MHz频段),不能通过电磁兼容(EMC)的传导测试检验。

为了降低输入电容CIN造成的电压跌落,可在靠近Buck IC的地方放置多种不同尺寸的低ESR的MLCC电容,例如可将1206封装的2x10µF和0603或0402封装的22nF~100nF电容结合起来使用。为了降低输入回路的噪声,强烈建议在输入线上添加额外的LC滤波器。当使用纯电感作为L2时,就有必要添加电解电容C3以抑制电源输入端可能出现的振铃信号,确保输入电源的稳定。

为了对输出进行滤波,也要使用多种不同尺寸的MLCC电容作为输出电容Cout。小尺寸的0603或0402的22nF~100nF的电容可以很好地阻止源于开关切换节点的高频噪声经由电感L1的寄生电容耦合到输出端。额外增加的高频磁珠可防止输出回路变成有效的环形天线,但需要注意的是这方法可能使转换器的负载瞬态响应特性和负载调整特性变差。假如应用中的负载在这方面有严格要求,那就不要使用磁珠,可以直接将转换器尽可能地靠近负载,通过对铜箔的优化布置使环路的面积达到最小化。

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图5:BUCK转换器的输入、输出滤波处理

5. 降低转换器的开关切换速度

假如通过PCB布局和滤波设计的优化仍然不能让一个Buck转换电路的辐射水平低于需要的水平,那就只能在降低转换器的开关切换速度上想办法,这对降低其辐射水平是很有帮助的。

为了理解这能导致多大程度的改进,我们需要对不连续电流脉冲的高频成分进行一番探讨。图6左侧显示的是简化为梯形了的电流波形,其周期为TPERIOD,脉冲宽度为TW,脉冲上升/下降时间为TRISE。从频域来看此信号,其中含有基频成分和很多高次谐波成分,通过傅里叶分析可以知道这些高频成分的幅度和脉冲宽度、上升/下降时间之间的关系,这种关系被表现在图6的右侧。

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图6:脉冲波形的谐波成分

图6中的频率值是基于一个具有800kHz频率的开关信号而得出的,该信号的脉冲宽度为320ns,具有10ns的上升/下降时间。

EMI辐射问题常常发生在50MHz~300MHz频段。通过增加上升和下降时间可将fR的位置向低频方向移动,而更高频率信号的强度将以40dB/dec的速度快速降低,从而改善其辐射状况。在低频段,较低的上升和下降速度所导致的改善是很有限的。

在自举电路上增加串联电阻

开关切换波形的上升时间取决于上桥MOSFET Q1的导通速度。Q1是受浮动驱动器驱动的,该驱动器的供电来自于自举电容Cboot。在集成化的Buck转换器中,Cboot由内部的稳压器进行供电,其电压通常为4V~5V。见图7左侧。

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