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VIPer22A型单片高压功率型开关电源模块

VIPer22A型单片高压功率型开关电源模块

点击数:7185 次   录入时间:03-04 11:46:23   整理:http://www.55dianzi.com   开关电源技术

    3.2 过流保护

    3.2.1 电流取样的特点

    通常的功率MOSFET电流取样,都是在S极,全电流,耗损大;VIPer22A则在临近S极的感应极取样,其流过电阻RS的感应电流IS (如图2所示),正比于流过功率MOSFET的D极电流ID,IS/ID=1/560,功耗甚微,这是该器件的另一大优点。

    3.2.2  过流保护过程

    当功率MOSFET电流ID增大到某一个数值时,电流取样电阻上的电压≥0.23V ,即

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    过电流比较器输出高电平,通过前沿闭锁电路和RS触发器,将功率MOSFET栅极脉冲关闭,达到了过电流保护的目的。过电流过后,电路自动恢复运行。

    3.2.3  无反馈时的过流保护过程

    当FB端接地,也即无外环反馈时,输出电压增大,电流增大,漏极电流ID将比上节所述大,由图2可知,相当于RS与R1并联,阻值减小,流过功率MOSFET的D极的电流增大,达极限电流,即

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    但不会无限增大,最大是芯片的极限值0.7A。

    3.2.4 低负荷条件下的自动间歇模式

    当电源空载或是流过功率MOSFET的漏极电流小于或等于极限值的12%—约为85mA时,芯片N1会自动进入间歇工作状态,既保证低负载时的正常运行,又可以降低整机功耗,安全系数也会更高。

    3.3 过压保护

    当某种原因引起输出电压骤升,T1辅助绕组W2以及UDD端的电压同比例上升,过压比较器(参见图2)上的同相端电压若超过42V,即VDD≥42V,该比较器发生翻转,在其后的RS触发器作用下,功率MOSFET栅极触发脉冲截止,停止输出电压。过电压过后,电路自动恢复运行。

    3.4 防止输出过载﹑短路或过压导致击穿故障的打嗝(HICCUP)模式

    当电源过载﹑短路或过压时,VIPer22A器件保护动作,使占空比减小,输出电压降低,UDD端电压也跟着降低。当低到8V以下时,整个电路关闭,随后靠内部高压恒流源开始下一个间歇式启动过程。该过程称为“打嗝”式(hiccup)保护,工作时间很短,仅有xxμs,停止时间很长,周期约为260ms,因此平均功率极低,保护电源免于损坏。一旦故障排除,电源即投入正常运行,便于操作。不难理解,该工作模式隶属于过流和过压保护,是这两种功能之外在表露,其周期与下面4.2.1节所述故障的间歇周期有相似之处。

    3.5 欠压锁定

    当电网电压过低,或电源故障导致UDD端电压低于8V时,芯片即停止输出触发脉宽,电源也就停止输出;电网电压回升,或电源故障排除后,UDD端电压恢复到(8-14.5 )V范围内时,自动恢复正常运行。

    4.主要故障实例

    4.1 直流输出端电压为零

    4.1.1 电源变压器原边绕组断路

    由于变压器功率小和输入电压高,原边绕组导线就较细,线径通常为0.2mm上下。若绕制工艺不完善,导线端头在与骨架端子连接处较容易腐蚀或折断。这样的故障约占电源总故障的15﹪,变压器内部的毁坏率却为零。导致原边绕组端头断路的原因有二。

    (1) 漆包线与骨架接触处出厂不久断连

    绕线工为新手,细漆包线端头固定于骨架端子之后用较大拉力拉紧再绕线,使导线与骨架接触处承受了较大预应力,故漆包线与骨架接触处出厂不久断连情况较多——绕线人人会绕,质量却大相径庭。

    (2) 漆包线端头被脱漆剂腐蚀断掉

    变压器制作厂家为图便捷,漆包线端头上的漆膜往往采用漆包线脱漆剂来清除。漆膜清除之后,却不清洗残留在端头上的的脱漆剂,脱漆剂与铜的化学反应也很强烈——其中含有硫酸成分,不久就会将漆包线端头腐蚀到完全断掉。这是必须引起变压器厂家注意的。

    4.1.2 电源变压器副边断路

    原因与3.1.1大致相同。

    4.1.3 电源变换器模块N2内部烧断

    这种采用VIPer22A器件制作的小功率直流电源,当供电电源端不接保护零线(PE)时,来自外界的意外高电压将可能通过机箱作用于该直流电源电路上,致使N2器件和相关元件毁坏。当该电源仅作为大型电路的辅助电源应用时,尤其是作为高压电源的辅助电源时,往往也会因为主电源使用上的问题,波及辅助电源。

    因此,为保护该电源可靠安全运行,在市电输入端加接保护零线(PE)是必要的。如今的市电配电线路,不论是工业用电还是居民用电,都是相线(L)﹑零线(N)和保护零线(PE)俱全的。实践表明,当在电源端加接保护零线(PE)之后,VIPer22A器件具有极高的稳定可靠程度。

    4.1.4 整流管VD7断路断

    造成整流管VD7烧断的原因有:① 焊装前未检测额定参数;② 变压器磁隙未调整到位,导致输出尖峰电压较大,VD7管反向电压超过或接近额定反向电压,调试时又未发现。开关电源中,变压器的制作和检验很重要。

    4.2 直流输出端电压呈脉动状,脉动幅值等于12V

    正常情况下,接通电源瞬间,VIPer22A变换器内的高压电流源投入运行,并自动启动电源,当UDD端电压达到开启电压值VDDON=14.5V(典型值)时,高压电流源被关断,功率MOSFET投入工作,辅助绕组W2也即开始为芯片供电。至此,VIPer22A变换器完成启动程序。

    当辅助绕组W2回路断路,或UDD端对N2器件负端(1﹑2脚)短路时,仅靠变换器内的高压电流源自动间歇性地启动电源,UDD端上的电压不能维持在(8—14.5)V范围内,N1就会在低于8V以下的时候停止运行,所以输出端电压就呈现脉动状,如图4所示。之所以脉动幅值仍等于12V,就是因为除变压器辅助绕组W2回路断路之外,输出绕组W3及取样电压、基准电压和光耦等环节依然运行正常,限制着输出电压的幅值。

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    变压器辅助绕组W2回路包括:辅助绕组本身;整流管VD6;电容器C9;相关的印制板铜箔连线。由此也可验证前面工作原理所述的内容:VIPer22A变换器内的高压电流源,仅仅是在接通市电AC220V瞬间,和UDD端电压低至8V时,才投入运行,且有一定的工作周期;其它情况下则都处于关断状态。

    5 结论

    普通DIP-8封装的单片式开关电源功率变换器模块VIPer22A,内设电流控制PWM,有自给电源,开启后,又自动加入自激电源;同时,还内置了730V/0.7A的功率MOSFET。电路结构精练,过热﹑过流和过压等保护功能齐全,稳压精度高,响应速度快,稳定可靠程度高,适用于电网波动大和负载有变化的场合,也易于并联运行。应用该集成电路制作的开关电源,像其它电子产品一样,若能在装焊﹑调试等工艺及使用中,规范以下事项:① 市电输入端接好保护零线(PE),② 规范变压器制作工艺,③ 稳定电子元器件进货渠道,④ 增加工序间检测,⑤ 整机进行满功率测试考核,整机运行就会臻于完美无缺。



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