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隔离LED驱动电源的12个调试对策

发布者:bosheng  日期:2016-01-15  



先上电路图,一个非常普通的方案。


<a href='http://www.bersn.com' class='text_a'>LED恒流驱动电源</a>电路


1. PF隔离LED驱动电源 的有源 PFC 及恒流原理

各种单级 APFC(有源 PFC)及 CC(恒流)的 LED 驱动IC(芯片)工作原理基本相同。

由于辅助绕组的电压波形在功率 MOS 管关断期间与输出电压成比例关系,因此 IC通过对辅助绕组的电压波形进行检测来对输出电流、电压进行间接检测。然后 COMP脚的外接补偿电容,对高开关频率的输出电流进行长程平均(滤波周期小于 10ms,也即是小于市电经过全桥整流后的 10ms 周期)。该长程平均值再与内部的参考电平进行比较,从而产生 PWM 控制波形对功率 MOS 管进行控制。从而达到恒流输出的目的。由于自带APFC IC 是采用平均电流模式来对输出电流进行恒流,因此高PF隔离LED驱动电源的恒流与输出电流、输入电压,输出电压均无关,同时也对变压器电感不敏感。

COMP 脚的补偿电容进行长程平均,因此 COMP 脚上的电压信号在一个正弦波周期内基本保持不变。而IC 内部正是通过 COMP 脚的电压来控制源边的开关导通时间。当输入市电的电压确定后,COMP 脚的平均电压就确定了,也即是开关导通时间确定了,因此源边的峰值电流就会跟随输入正弦波电压变化而变化(源边峰值电流: I_pk=Vin*sint* Ton / Lp ,式中 Lp 为源边电感,Ton 为导通时间。Lp Ton 确定了,源边峰值电流就随着输入的正弦电压变化而变化)。这样源边电流就随着输入电压变化而变化,高 PF 值就达到了。从上面的说明可以看出,COMP 脚的补偿电容越大,系统的平均时间越长,则 COMP 脚的电压信号越稳定,即开关导通时间越恒定,就可以达到更高的 PF 值。但 COMP 电容越大,系统的环路响应也就越慢,同时,启动的时间也越长(因为 COMP 脚要花更长的时间达到稳定值)。因此 COMP 脚电容也不是越大越好,一般取值1uF,与几百Ω到1KΩ电阻串联效果会更好。

2. 线性调整率差或负载调整率差

1 如果变压器的空闲时间不够,会造成线性调整率差;尤其是LED驱动电源 AC85V 输入时,测量 MOS 漏极波形在导通前的振铃信号的时间(即最小空闲时间),这段时间需要大于 2uS 或周期的 10%(具体根据IC规格书)

2 Comp 脚的电容过小,比如PF级或者几个nF

3 MOS 管栅极是否有二极管,二极管型号是否正确;

4 检查 MOS 管栅极的驱动二极管方向是否正确;如果方向错误,则会导致 Io AC 电压的升高而升高,Io 可能变化 50mA 以上;

5 检查LED驱动电源 PCB 排版,主要有以下几个方面:辅助供电电容和 CS 脚的缓冲电阻靠近芯片放置;芯片 FB 引脚与 GND 间的电容和电阻靠近芯片放置;变压器的端(电压交变点)走线尽量短而粗,且远离芯片的 FB 脚和 CS脚,使其不受干扰;

6 AC 输入端的串联阻抗大,如串联的差模电感、共模电感、热敏电阻等的阻抗太大;

7 辅助绕组是否夹绕在初次级之间;

8 变压器的干扰:如果变压器离 FB 脚走线和 CS 脚走线距离太近,则会干扰导通时间和周期;此时,应该在变压器安装完成后,再加一层外屏蔽铜箔,铜箔需要接初级 GND

9 MOS 管的 Rds_on 太大;

10MOS 管的 Ciss 太大;

11)芯片的 FB引脚与芯片的 GND 引脚间电容值大于 33pF

12)同比例缩小或增大FB引脚的上拉、下拉电阻。

13CS引脚上串联一个电阻(几十到几百Ω),增大或减小电阻值,可以改变线性调整率。

3. LED驱动电源输出电流偏低

1MOS 管漏极检流电阻的地与芯片的地之间的走线要短而宽;

2)用示波器观察芯片的 CS 脚波形是否异常的尖脉冲干扰,如有,检查 PCB 走线;

3)变压器绕制是否正确。

4. 高温或老化时输出电流下降,常温下正常

1 在高温时 MOS 管的导通电阻、导通电压会增大,在 120时会是常温 25的一倍,如果 MOS 管的质量不好,在 120时其导通电阻、导通电压会增大更多,影响输出电流;

2 变压器饱和:磁芯在高温的饱和磁通密度会下降,在设计变压器时最大饱和磁通密度 Bmax 的取值需小于 0.35,温度较高时取值应小于0.3

3 输出二极管为肖特基二极管且散热不好;

4 使用劣质磁芯,劣质磁芯在高温时最大饱和磁通密度 Bmax 下降得过低,标准的磁芯此值在 100时为 0.39,在 120时为 0.35

5. 不恒流(与问题2类似,只是更加严重)

1LED驱动电源 芯片 Comp 引脚的电容值太小;

2 PCB 布线不好,Dsen 脚和 CS 脚受到干扰;

3 辅助绕组与次级绕组耦合不好,改善变压器绕法,使其两绕组紧挨着绕制,辅助绕组疏绕,最好多股细线并绕、平铺疏绕。

6. 开机烧 MOSFET

1 MOS 管漏极的检流电阻计算是否合理;

2 变压器电感量是否合理、变压器内部绕组是否击穿;

3 MOS 管栅极是否被拉高。

7. PF 值低

1 芯片的 Comp 脚电容值太小;

2 若只在高温时偏低或者LED驱动电源工作一段时间后功率因数值偏低,则此电容热稳定性差,请使用稳定性好的 NPO X7R 系列瓷片电容。(提高功率因数值也会降低 THD 谐波失真)

8. 启动时间长 @ AC85V、输出有电解的方案中

Vcc 脚的启动电阻值给芯片供电电容的充电时间长导致;

1 减小 Vcc 脚的启动电阻值,但总电阻值不能低于 300kΩ

2 减小电容芯片供电电容的容量,但也不能太小,要保证一次启动成功,一般可选 4.7uF10uF 电解电容,或选 2.2uF4.7uF 贴片电容。

3 MOS 管的栅极 Ciss 电容大,需要启动电阻和 Vcc供电电容提供更多的能量,这种情况需加大 Vcc供电电容值

9. LED驱动电源效率偏低

1 MOS 管栅极是否有二极管、是否正确;

2 输出电流波形低频纹波大,需加大输出电容量;

3 变压器是三明治绕法吗?;

4AC 输入端的串联阻抗大,如串联的差模电感、共模电感、热敏电阻等的阻抗太大;

5 次级整流二极管是否为低压降的快恢复型;

6 MOS 管的导通电阻 Rds_on 太大;

7 初级绕组吸收电路电阻值小、电容值大;

8)变压器感量太小,导致驱动工作频率太高。

9MOSDS吸收电容是否过大,建议不超过47pF

10. 开路限压

FB 脚两电阻的比值大会导致开路输出电压高;如果比值太小,不能兼容最高输出电压,同时如果输出使用延时时间比较长的电子负载时,在电子负载还没有正式进入正常工作状态电源会进入开路保护模式;

11. LED驱动电源短路保护功能失效

1 FB脚两电阻的比值过小

2 芯片的 FB 引脚与芯片的 GND 引脚间的信号受到其它信号的干扰,使其在输出短路的情况下,FB 脚检测的电压高于 200mV,请检查 PCB 走线

3 芯片的 FB 引脚与芯片的 GND 引脚间电容有,且不小于 22pF,且靠近芯片放置,此电容不能太大,一般取值 22pF

4 在高温时短路保护功能失效,检查芯片的 FB 引脚与芯片的 GND 引脚间电容值是 22pF 是否是热稳定性好的 NPO 或者 X7R 类型

12. 开机后输出一闪而过或很小

1)变压器的几个绕组同名端是否正确;

2)输出二极管、电解是否插反。

3Vcc供电二极管方向是否正确;

4Ovp是否保护了;

5)检查其他元器件和线路。


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