设计中功率隔离LED电源的15条经典对策
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PN8326/8327是芯朋微第二代隔离LED电源驱动产品，提供10-30W电源解决方案，一年多来众多客户反馈8326/8327系列的不少优点，老化开关机不烧灯珠、空载电压稳定可调、环境110度不炸机等。在此，本文总结了工程师们调试中遇到的15个典型问题并给出解决方法! 一、芯片特点 内置高精度恒流原边控制器，集成专利高压启动模块电路，无需启动电阻; 集成700V高雪崩能力的功率MOSFET; 采用快速DMOS自供电技术无需变压器辅助绕组; 专利的内置线电压补偿电路，0.5%的补偿精度; 恒流输出值可调，±3%LED恒流精度; 优异的全面保护功能，包含精准输出开/短路保护、芯片欠压/过流保护，过温调节功能; 高低压脚分开两边，有效规避因生产工艺导致的打火炸机。 二、变压器设计要点 Bmax设计
PN8326-PN8327工作在电流断续模式(DCM) 根据电磁感应定理，最大磁通密度为：
其中Lp为变压器原边电感感量、Np为变压器原边圈数、Ae为变压器窗口面积、Vcs芯片CS脚内部基准最大值。 总结：由于芯片定Ipk变频运行，为降低磁芯损耗，防止变压器饱和而使恒流点下降，Bmax应控制在0.35T以内;在保证变压器不饱和的前提下，尽量增大Lp以减小开关损耗。 匝比设计 该系列产品采用(带线电压补偿的)开环恒流法：即固定去磁占空比D为0.5。理论上，恒流可由下式表达：
工程设计时，需考虑变压器耦合因子及采样误差的影响，η为系统的电流耦合系数(基本为0.85~0.9)。由其恒流原理可知，为保证系统正常运行，导通占空比必须小于0.5，即满足下式约束：
其中Vr为输出电压到变压器原边的折射电压、VF为D6正向压降、Vdc,min为EC1电压最小值。若(3)式不满足，芯片进入AbnormalMode。在一个工频周期内，芯片进入AbnormalMode时间越长，输出电压、输出电流的波动越明显。 总结：折射电压应小于输入电容电压最小值。 芯片温升 正常工作条件下，PN8326-PN8327系列均工作于DCM模式，在检查变压器参数没错的情况下，温升高，一般是由于开关频率过高而导致的开关损耗大引起，而输出功率满足以下约束条件：
其中Po为输出功率，LM为变压器感量、FS为开关频率、IPX为初级峰值电流、η为效率。在输出功率不变的条件下，增大变压器的感量，降低开关频率，减少开关损耗，温升也会相对降低，但同时注意到(1)式的Bmax值。另外，可以适当加大SW脚连接的PCB区域，并露铜改善芯片散热能力。 总结：最大功率条件下，芯片频率建议为40KHz~60KHz。 三、功率管应用要点 为提高系统可靠性，功率器件应降额使用，在最糟情况下，推荐降额系数如下： 电压De-rating系数为0.9，如芯片Vds电压低于630V(700*0.9)。 温度De-rating系数为0.9，如芯片表面温度低于135度(150*0.9)。 总结：功率器件应降额使用，在最糟情况下，电压及温度De-rating系数为0.9。 四、PCB设计要点 功率回路尽量短，且与其它回路分开，改善系统EMC; 采样回路尽量短，以防止采样受干扰，提高系统EFT能力; VDD电容尽量紧贴芯片供电脚与GND脚，提高系统ESD能力; 芯片小信号回路应远离EMI滤波器的磁性元器件，改善电磁兼容性; FB回路的走线应尽量短，以避免Trace阻抗引起的调整率一致性，电阻要离ICFBPIN脚越近越好，避免干扰引起输出不稳定; 地线最好为星形接地法：VDD的地，IC的地，FB脚外接电阻的地为一个地;Y电容的地，CS电阻的地为一个地;尽量单点接地，分别接到Balk的地，即为星形接地法;电流采样电阻的功率地线尽可能短，大电流跟小信号需分开，不要交叉输出不稳定; FB电阻如果用贴片封装，上拉电阻(R4，R5)需用两个1206。 总结：PCB布线应保证各个回路最短、单点接地的原则。 五、十五个精选问题及解决 问题一：满载老化过程中，出现灯闪现象 原因：空载电压设置过低，老化中轻微波动导致电压不够闪灯 对策：建议设计空载电压大于负载电压的20%-30%，防止批量误差导致的电压不够情况 问题二：断电关机后，出现回闪现象 原因：输入大电容有残留电荷，给VDD电容充电，当电压达到启动阀值，芯片重新开始工作 对策：减小次级假负载的电阻值 问题三：带载情况下，多个灯头相碰或者铝基板相连出现灯闪现象 原因：共模干扰引起 对策：加上Y电容，滤除共模干扰信号 问题四：开机时间过长，多个驱动启动不同步 原因：VDD电解电容和输出电解电容的容值偏大，从而冲电时间过长 对策：降低VDD电解电容和输出电解电容的容值 问题五：输出电流一致性差异大 原因：FB走线过长，容易受到磁性元器件的干扰，从而影响输出电流的一致性 对策：FB反馈回路走线尽量短，同时小信号回路注意远离磁性元器件和开关管等大信号 问题六：驱动器没有电流和电压信号输出 原因：有可能是变压器的同名端反了或者线路不通 对策：检查变压器的同名端和板子线路 问题七：天气潮湿后出现闪灯现象 原因：由回南天等特殊气候，客户驱动板存储不当，板子上助焊剂残留物多吸水漏电，芯片FB回路受到干扰，空载电压不稳，达不到设置的目标值，带不动灯珠，从而出现闪灯 对策：尽量采用玻钎板，控制助焊剂残留物，并且合理放置存储，或者生产时在驱动板上涂三防漆隔离 问题八：用手指触碰芯片输出电流会轻微变化 原因：芯片的FB脚受到干扰 对策：变压器绕法改为动点起绕(标示点)，或者在FB下拉电阻上并联一个10PF电容 问题九：芯片出现打火失效现象 原因：芯片的3脚是NC脚，其内部封装体耐压在200V，如果搭在SW脚等高电压上面很容易被击穿，从而直接损坏芯片 对策：对于芯片的3脚，LAYOUT时直接不覆铜即可 问题十：FB下拉电阻取值不宜太小 原因：阻值太小，FB电流大，芯片损耗大，线性调整率差 对策：取值范围5K-20K 问题十一：变压器初级VDS电压尖峰过高,MOS的耐压余量不足10% 原因：VDS电压主要由输入电压、漏感、反射电压组成，其中反射电压=N*(VO VF)所以，变压器漏感太大和反射电压太高都是影响因素 对策：增强变压器工艺减小漏感或者降低变压器匝比 问题十二：输入电压高低变化时电流偏差较大 原因：可能变压器设计不当或FB电阻搭配不合理 对策：芯片具有输入线电压补偿功能，可以通过FB上拉电阻的阻值来调整补偿量，阻值越小，补偿越多 问题十三：输出灯串数量变化时电流偏差较大 原因：可能变压器设计不当或者layout走线影响 对策：参考2.5PCB布线原则 问题十四：低压输入时输出电流下降 原因：这是PSR与SSR的主要差异之一，由其恒流原理可知，其导通占空比D必须小于0.5，即要满足(3)式，否则芯片工作在限制状态。 对策：降低变压器匝比n或增大输入电容容量以满足公式(3)，即要满足(3)式，否则芯片工作在限制状态。 问题十五：芯片温度高 原因：工作频率高(控制在40-60K)，芯片VDD电压偏低 对策：增大变压器感量，降低工作频率(注意不要饱和，满足公式(1)约束;提高VDD工作电压，调节RCD吸收电路中的R，如下有详细介绍 六、其他注意事项 PN8326输出开路保护原理是FB电压超过典型值3.3V三个周期后VDD开始掉电重启，因此，FB正常工作电压应低于3V; VDD电压的大小靠RCD吸收电路决定，带满载时电压必须大于12V,最好控制在20V钳位电压，用万用表测量;电压不够可将R6电阻值减小，C3用102/1KV，D用FR107不变;大于12V的好处是可以降低芯片温度(7-10度); 输出二极管及变压器脚开路，会引起芯片损坏，注意控制工艺 CS电阻虚焊或连锡时芯片可自动保护，降低损坏几率。 |
