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电源故障之空载电压不正常、频率过高问题,试试这些方法

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发表于 2023-7-25 11:03:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-7-25 11:04 编辑 : y7 v/ i  H) w$ s: G+ m/ q5 Z
# \1 y8 S" `+ l5 a0 ^
作者:屈工有话说6 a1 N/ e3 j2 _- f

0 j$ c* n' ]$ R( v* {* m小功率电源被广泛地应用于航空航天、医疗设备、 通信、家电、汽车电子、消费电子等行业。在应用的过程中也时常出现一些电源故障,如空载电压不正常、低压无法启机、频率过高等问题。针对这些电源故障问题,本文将通过案例为您提供解决思路。
/ v$ o0 r3 G4 g( R, F/ Q) b9 j# L2 A( H# I
以下为测试样机图片:4 M4 G" v7 ?/ `# U/ ?

6 ^* V* ?2 U. Q3 R7 z1 e/ h
+ u0 g/ Q* n6 Z: m9 Z7 g2 {0 d% }  b7 D
CR52177SC样机图片
2 C# T8 W2 P# T, H1 x4 q& m
【应用】小功率电源适配器/圣诞灯、LED驱动器/蜂窝电话充电器/替代线性调整器和RCC
- p9 F6 }5 F' F' a% [; D* B【规格】5V1A
6 R& n( X3 |1 p" |( q【控制IC】CR52177SC" Y+ C" V7 `( v' O' t
4 O9 G" J" O! s8 ^' ]0 ?" `7 y
CR52177SC—极简自供电原边PWM开关
, x8 Z& P: }5 H0 v) m
+ f3 P3 ~9 v) B. CCR52177SC是一款外围应用电路极度简化的高性能原边检测控制的PWM 开关,具有快速启动功能,启动时间更短。CR52177SC内部采用了多模式控制的效率均衡技术,用于减少芯片系统待机功耗和提升效率,同时采用了初级电感量补偿技术和内部集成的输出线电压补偿技术,保证了芯片在批量生产过程中CC/CV 输出精度,内置的全电压功率自适应补偿技术保证了系统在全电压范围(90V~264V)内输出恒定的功率。可以工作在双绕组和三绕组应用系统下,自供电功能保证芯片能够在任何条件下正常工作,极简的外围应用仍然能够保证电源系统的稳定可靠工作。$ l  p: u+ n, f

' a) D" |, r4 v! _  I8 |CR52177SC集成了多种功能和保护特性,包括欠压锁定(UVLO),软启动,过温保护(OTP),逐周期电流限制(OCP),FB 引脚开路和悬空保护,输出短路保护,前沿消隐等,使得芯片具有更高的可靠性。2 V# ^5 Z9 V2 x2 l3 [

; p1 |* t) `0 r- S/ T% f% G5 f! M主要特点, A# w3 Z/ L3 ]6 q8 i7 b
' ^9 Y0 j  j/ L# T
● 极简外围应用电路+ Z: j3 j* u' z8 R+ {/ L) [
● 内置快速启动,省启动电阻
% }' O# @& z3 z● 内置自供电功能,省供电二极管/ @' m0 u3 g* H
● 省FB端下偏电阻
; C" Z6 G; V+ Q1 l● 内置峰值电流检测,省电流采样电阻
, O5 ^' V& V0 ]* I/ N& W. }● 原边检测拓扑结构,无需光耦和TL4315 {8 X: v! F1 k6 }
● 全电压范围内高精度恒压和恒流输出9 j2 d  c% O+ J# T( ^
● 采用多模式控制的效率均衡技术- y) b( G' t3 ?) f
● 内置输出线电压补偿功能
& y" }  e; y2 `6 d0 J1 p; X● 内置初级电感量偏差补偿功能4 t3 A: O  e. E' G3 j
● 内置全电压功率自适应补偿功能
% f* z* }. ~0 m- n& R5 B● 内置过温度保护功能' }! K( c2 k; |& m7 b: M- v
● 内置FB开路和短路保护功能
# M* i- K# G& L5 z● 内置前沿消隐
/ s, J# j- Z, [' C) u● 逐周期过流保护
9 r7 V# q& H6 S( ?+ m! C4 b( f1 G● SOP-7L绿色封装/ L8 G' q$ Y  G' c! Z6 X- m- ]

- y! u/ K7 h# B( [基本应用8 ?. @5 v! u! `" X/ \4 o5 g

* J) k- ?2 S- \3 H% w● 小功率电源适配器
8 a9 |' Q  |5 n2 d; w● 蜂窝电话充电器
9 L: x7 W' O/ @● 圣诞灯、LED驱动器
2 I* L- J  p: X) `, u6 \● 替代线性调整器和RCC. ^/ d: u/ n! G2 z+ Q' R
4 u0 ^* a9 n9 R; j
典型应用: R# ^2 a; ^) Z: h; |1 E

9 I+ s8 ^/ Y8 E1 g! v4 ]
" B2 B5 p2 ?- S$ f) R1 m: i% U  o6 |8 m
管脚排列/ T& y/ K) k5 ~* G

. F+ @: s4 I9 J: h. }, e/ Z
7 p& N4 V. [5 O/ `% j  N7 m1 F
管脚描述
: i; E4 {; L. y5 R
" n3 a8 q" W( y# L/ n- M! M

' T4 f* m) L% t0 n+ o* j/ T% r+ v9 N【问题描述】+ ?9 y7 m, h+ f/ B$ ?

& l9 l2 K" _  \6 f% f+ [空载电压不正常、低压无法启机、频率过高。
& E. V( U% [/ X. q5 m- l1 Z/ e' k: M/ y6 E9 [+ O, s: b
图1 输出电压波形图

$ a7 |) J2 b4 j& n3 `& x
图2 MOS波形及频率图
# |9 [; G' c1 y9 H
图1为高压带载启机,后由满载转为空载的波形图,可以看到一开始为5V左右的正常输出电压,转为空载时电压出现不稳定。由图2可见频率为75.76KHZ,IC最大工作频率在70KHZ左右,可以看出频率偏高。
& m1 b8 Y$ c2 A3 m4 [
/ c3 g3 j3 J+ w. H  ^6 z【解决思路】4 f2 t- @+ V; F% \, [
& S! |, _! y  k: v' g2 A& m
01、空载电压不正常,但带载时正常可能是以下原因:

) i( Z9 B' u7 f! Y* n0 U7 f+ b# b6 `- c- Z
(1)可能是假负载问题# E" X/ b8 u5 \, |, T1 c+ b- n, N
(2)有可能是环路不稳定所导致的4 V) v6 ^  Q9 W, T
(3)元器件损坏故障' B; e* N$ q: }9 |
1 u- J# Q2 e) W" o
02、低压无法启机,高压正常输出可能是以下原因:" v4 W& R3 L9 ?& ]" `5 D0 v2 g2 C
9 m+ J2 [  K2 b! [% S) E
(1)可能是输入电容容量不够
, s9 S6 W0 M" d3 l8 |(2)环路不稳定导致
$ M$ f& z. s* b(3)元器件故障
  X) W( y7 e4 q# i  s2 X! E4 N9 Z. ]# C6 G: p# l8 `1 K
03、工作频率过高,可能是以下原因:
" J% G4 r2 `$ P3 B0 y. Q0 C  ?/ \9 C8 f6 {' \9 H: [; W# n, ~
(1)反馈回路失效& g+ q# i5 V6 h4 }& e
(2)功率开关器件异常
5 W( [0 q5 O" I5 }  m! w1 f(3)OCP过小
  L. ~5 N2 O6 B" m& t( F(4)变压器感量过小
6 B- ?  d, A5 A) |3 p" z& E& K2 _$ i/ M# C, H5 j$ S
【调通要点】' Y* g+ T, w; a8 }

9 f+ m$ _0 n# t  T# Z尝试增大假负载,发现没有改善,排除假负载问题。发现VCC电容使用的为电解电容,由于CR52177SC为自供电的IC,怀疑是因使用电解电容使得环路不稳定、导致低压无法启机、空载电压不稳定及频率过高。并联一个贴片电容后,异常现象解决,但频率还是偏高。由于OCP在正常值,于是通过增大变压器感量来减小频率。
% G# H- D1 _3 Z5 \$ D: _- U$ A  |( i* S- b+ j
【最终结果】
# G& s* `4 O5 ]! w) M5 K$ k0 Q; y; U- }9 M8 k; J  \% e
以下为改善后的测试波形图:
( X7 v8 Y9 h3 i: O. W/ i4 X
1 ]* r: Z. _+ ~# h" Z% P
图3 MOS波及工作频率

: |$ Y0 {  ^4 S
图4 输出电压
8 V3 A& Y7 J1 ]1 F/ E9 n
由图3、图4可以看出,改善后工作频率最大只有64.1 KHZ,并且波形比之前更加稳定。空载输出电压也稳定在5.4V左右,低压也能正常启机。% H5 ]1 I' F! N& x0 U2 ^* ]
! u; q$ |) c- G) }- M

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