经典案例标准范例

瑞谷科技(深圳)有限公司制定单位：研发中心拟制人：周召福技术文件LVTB15S4812模块短路功耗较大问题的报告修订日期：2008-4-2页数：第1页共6页拟制部门文档编号共6页密级研发中心内部公开模块短路功耗较大问题的分析报告产品型号：LVTB15S4812拟制：周召福日期：2008-4-2审核：邓兵日期：2008-4-2批准：李卫东日期：2008-4-3阶段分类□市场类□客户认证类□生产类□中试问题类□研发问题类技术分类□工艺问题类□器件问题类□电路设计类□工装问题类专家评分1100评语：专家评分2100评语：专家评分3100评语：得分100分是否涉及升级规范□是□否升级规范责任人□定制袁鑫□模块邓兵一：问题描述；模块在输出带大容性负载（1000UF）时，短路功耗如下：１，输入36V，短路功耗为：P功耗=0.22A×36V=7.92w；２，输入48V，短路功耗为：P功耗=0.22A×48V=10.56w；３，输入75V，短路功耗为：P功耗=0.22A×75V=16.5w；二：问题定位；从问题描述中可以看到在输出短路时电路功耗是很大的。而为什么功耗有这么大，现做以下分析：过流保护分析此电路采用的是峰值电流保护方式，所以在输出短路时2843的6脚还有较小占空比的PWM输出，此为功耗大原因之一。原边辅助电源分析如图1所示，我做了以下实验：将R26（标记2）去掉，及去掉辅助绕组。开机启动能够正常工作（带1000UF容性负载）。从以上实验可知道模块在正常工作情况下，即使没有辅助绕组也可以正常工作，所以在输出短路时辅助启动电路还是可以通过图1中标记1处的电路提供2843的VCC，所以电路的功耗会很大。此为原因之二。图1三：解决方案由于电路的过流保护方式已定，我们只能在辅助电源处寻求解决的方法。方案一：由于图1标记１处电路的电流足够大以至于在短路时还可以提供足够大电流的ＶＣＣ，实验想法减小图1标记１处电路的电流及加大R27（标记3），实验证明R27加大到820欧姆的时候电路在不要辅助绕组的情况下还能够正常启动，再当加大到1K的时在不要辅助绕组的时候不能正常启动，说明标记１处电路的电流已经足够小了；但在此时加上辅助绕组之后电路也不能正常启动，波形如图2所示。由图2可以看出VCC在输出和辅助绕组电压建立起来之前提前掉下去了。解决的方法就是要求图1中C2（标记1）的电压保持一个较长的时间（注1），及图1中C2（标记1）电压保持时间T大于输出电压的建立及辅助绕组电压的建立时间TR。然后由辅助绕组提供VCC给7脚，电源才会正常工作起来。电容的电量公式Q=I×T=⊿U×C；由此可以看出加大电容Ｃ可以将时间T延长。实验证明只有当电容加大到采用3个100UF/16V的钽电容时模块才能够正常启动工作（带1000UF容性负载），这样不仅成本增加了而且在此处根本放不下封装为D的三个钽电容。处于成本和电路版面面积有限的考虑此方案不可取。图2方案二：用RC启动电路代替三极管启动电路，可以节省很多版面面积。更改后的电路如图3所示：图3同样RC启动在电路的启动过程中需要C上的电压保持时间T大于输出电压的建立及辅助绕组电压的建立时间TR，然后由辅助绕组提供VCC给7脚，电源才会正常工作起来。由电容的电量公式Q=I×T=⊿U×C；看出解决的方法有两种一是加大电容C，二是加大⊿U。（一），加大电容C；实验证明只有当电容加大到采用3个100UF/16V的钽电容时模块才能够正常启动工作（带1000UF容性负载），及是说在此时刻T＞TR。。此时短路功耗在输入高低压时都非常小（输入电源基本没有电流显示）能够达到客户要求。其开机启动波形如图4所示。图4显然加大电容后成本会有很大提高，并且模块版面有限能否有面积放下三个钽电容有待考虑，所以此方案有待确认！（二），加大⊿U，用3842替代2843表1如表1所示3842的典型启动电压为16V，截止电压为10V，⊿U1=6V；而2843的典型启动电压为8.4V，截止电压为7.6V，⊿U2=0.8V；显然⊿U1﹥⊿U2并且⊿U1=7.5⊿U2，由电量公式Q=I×T=⊿U×C可知电容C可以减小7.5倍。这样可以节约较大的成本而且版面有足够的空间。但由图5的变压器设计示意图和表2的变压器的电气参数表发现；由表2中红色部分知道辅助绕组与输入绕组的匝比为8比9；现输出电压为12V，通过计算辅助电源电压为10.6再减去一个二极管的压降此时VCC就达到了3842的截止电压。所以此方法需要对变压器的辅助绕组匝数进行调整。图5NO.名称测量端测量值测试条件测试仪器1电感量漏感量L3-4Lk3-435uH±5%f=100KHzVos=1V1061LCZ2≤1H100KHz1VPIN1-2，5-8短路3匝比N1:N2:N320:8:920KHz1V4直流电阻3-4≤250mΩ在25℃时测量CH5025绝缘电阻N1,N2对N3＞100M500VDCCS2676C6抗电强度N1,N2对N31500VDC1mA、1minCJ2671绕组对磁芯500VDC1mA、1minCJ2671表2四：结论要想将LVTB15S4812的短路功耗降低，可行的解决方案只能采取方案二的两种方法:如果采用第一种方法，优点：不需要改动变压器，周期短。缺点：需要三个100UF/16V封装为D的钽电容，这样成本比较高，版面空间可能会不够；同时用RC启动之后功耗较大，效率会降低。如果采用第二种方法，优点：电容的容值可以减小7.5倍，可以降低很大成本，版面也有足够空间。缺点：需要改动变压器，周期长了，同时换用3842的方案由于启动电压高了，功耗也会较大，效率会降低。方案二的两种