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开关电源系统LLC应用的测试分析技巧

EMC在电子产品/设备已经成为可靠性的重要组成部分;将越来越被重视!特别对于我们的工业&消费类产品要求满足其相应的认证和出口要求,对应的国家政策也在不断完善;同时国际贸易的深化发展;EMC技术成为电子产品/设备必过的硬性指标!随着电子产品/设备的供电系统都开始大量运用高频开关电源并且也越来越高端化;因此对电源环境的要求就越来越高;EMC将是越来越重要!

电子产品/设备我们经常碰到的EMI的问题;我的讲座及我的公众号都有剖析EMI-传导设计的方案和总结!看过我的文章和听过我的课的电子设计师们;给我的反馈结果;目前碰到EMI问题根据您的EMI滤波器设计法则 确实解决了我们的EMI-传导问题;让非常多的人受益!

电子产品/设备EMI-辐射的问题;大多数的设计者们都没法入门槛!比如我们的电子产品/设备经常会出现30MHZ-50MHZ 特别是30MHZ左右的EMI-辐射问题;有时还兼而有之!我也有进行理论分析;我的《开关电源:EMC的分析与设计》

开关电源PFC;FLY;LLC架构的EMI的问题我讲实战方法!

LLC在有PFC设计的>75W的开关电源系统中的应用现在是越来越广泛;同时其优越的效率和EMI表现基本是中功率电源方案的首选;在网络及各种平台上都有LLC方面的详细资料介绍;我将在LLC的应用中的基本测试分析技巧给电子设计师们做个分析参考!

开关电源系统-LLC的基本原理及波形Data如下:同时透过时域的波形也可以了解其EMI的特性问题

   根据电路原理,电感电容串联或并联可以构成谐振电路,使得在电源为直流电源时,电路中得电流按照正弦规律变化。由于电流或电压按正弦规律变化,存在过零点,如果此时开关器件开通或关断,产生的损耗就为零。

开关电源系统-LLC原理方案设计如下:

一般设计准则

准则1:转换器设计工作在正常输入电压;

准则2:转换器必须能够自动调节,当输入电压最大且零负载;

准则3:转换器必须在一直工作于ZVS区域;

开关电源系统LLC主要工作原理:LLC谐振变换的直流特性分为零电压工作区和零电流工作区。这种变换有两个谐振频率。

一个是Lr 和Cr的谐振点,另外一个谐振点由Lm, Cr以及负载条件决定。

负载加重,谐振频率将会升高。

考虑到尽可能提高效率,设计电路时需把工作频率设定在fr附近。

其中,fr为Cr,Lr串联谐振腔的谐振频率。

当输入电压下降时,可以通过降低工作频率-获得较大的增益。通过选择合适的谐振参数,可以让LLC谐振变换无论是负载变化或是输入电压变化都能工作在零电压工作区。

LLC谐振变换器的上述工作机理对于做过开关电源设计的工程师都是基本的知识点;LLC在实际测试及故障机理判断的时候如果能掌握简单的方法,对调试和应用就会非常有用;我提供我的实践方法给大家参考!

如上图的LLC恒压电源及如下的LED背光恒流的设计应用

1.LLC半桥谐振变换器我们典型的在原边侧(高压共地)和在次级侧(输出端共地)的应用其测试方析基本相同;确认IC的是否能正常工作(IC后级不工作)!

A.电路设计焊接调试或者电源系统出现故障时;我们可以通过测试其驱动的波形进行IC的工作评估;

B.测试分析技巧;上电测试:IC测试基本供电引脚的电压及驱动波形!

注意示波器测试在触发模式时,单次触发基线在几uS/几十uS将IC的驱动负载单元断开可以确认IC是否能满足正常工作的条件;测试Data如下;

CH2:DRV1(IC)  CH4:DRV2(IC)

IC及控制电路正常时,IC-驱动电路会发出一串各50%左右的驱动脉冲,同时可以检查IC的设置或固定的死区时间Td

1. LLC半桥谐振变换器我们典型的在原边侧(高压共地)和在次级侧(输出端共地)的应用其测试方析基本相同;确认系统加载时是否能正常工作!

A.注意用好示波器的触发方法,可以帮助我们解决复杂的问题!!!

B.系统带载上电需要考虑的几个问题!!

电源系统:需要考虑上电的冲击电压&上电的冲击电流

IC的检测:需要考虑上电的时序&上电的速度(检测电路的瞬态响应判断机制)

C.如果上电时系统带载工作时出现问题需要重视下面的几个问题

① 上电测试触发过流保护

② 上电时系统开环触发过压(OVP)保护

③ 上电时系统检测电路工作异常或器件异常

④ 上电时如控制IC存在多种保护功能机制时需要优先确认保护功能的上电保护动作的状态

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