基于LNK306DN設(shè)計(jì)的電源不斷重啟現(xiàn)象解析
之前接觸的一個(gè)項(xiàng)目,要求使用非隔離電源(節(jié)省成本),正巧我之前有做過基于LNK306DN芯片的非隔離電源設(shè)計(jì)圖紙,于是就直接拿來用了,結(jié)果今天上電之后,發(fā)現(xiàn)樣機(jī)在不斷的重啟,瞬間頭疼。
首先拿來示波器,對電源的輸出進(jìn)行檢測~發(fā)現(xiàn)輸出5V持續(xù)3s之后就會(huì)掉電到0V,然后1s左右會(huì)重新恢復(fù)成5V,周而復(fù)始。
這個(gè)時(shí)候還沒什么頭緒,但是由于我的樣機(jī)上電后會(huì)自動(dòng)有一段語音播報(bào),所以在反復(fù)測試的時(shí)候發(fā)現(xiàn),掉電基本都是在語音剛開始播報(bào)的時(shí)候出現(xiàn)的,所以這個(gè)時(shí)候就有了一個(gè)大膽的猜想,由于語音芯片需要推動(dòng)喇叭進(jìn)行播音,那個(gè)時(shí)候功耗會(huì)增加,使芯片過載了,所以觸發(fā)了芯片的保護(hù)機(jī)制,于是芯片停止工作,掉電,1s左右芯片復(fù)位,重新工作,周而復(fù)始。。。。
那也就是說我電路設(shè)計(jì)的有問題!首先立馬和規(guī)格書對比,規(guī)格書上的圖貼出來如下。反復(fù)對比了之后感覺自己的設(shè)計(jì)并沒有毛病啊,只是改了反饋電阻來修改輸出電壓罷了,不應(yīng)該出問題的。而且我去查了我所用的電感的規(guī)格書,標(biāo)稱是360mA的,而LNK306的標(biāo)稱輸出也是360mA的耐流,所以電感的耐流值也是沒問題的。另外我又算了一下我整機(jī)各個(gè)模塊的功耗,應(yīng)該達(dá)不到5V 360mA的程度。后來經(jīng)過仔細(xì)對比,發(fā)現(xiàn)D1所用的二極管不是普通的4007二極管,而是UF4005,在嘉立創(chuàng)上可直接搜ES2J二極管,對應(yīng)的就是這個(gè),這是一款快恢復(fù)/超快恢復(fù)二極管,所以很有可能問題就出在這里了,于是四處搜尋物料,最后從一個(gè)demo板上拆下來一個(gè)ES2J換上,果然解決問題,不再反復(fù)重啟了。
經(jīng)過仔細(xì)查看規(guī)格書,發(fā)現(xiàn)功率處理級(jí)由LinkSwitch-TN、 續(xù)流二極管D1、 輸出電感L1及輸出電容C2構(gòu)成。 選用LNK304器件使電源工作在極度非連續(xù)工作方式(MDCM)。 對于此極度非連續(xù)的工作方式, 二極管D1采用反向恢復(fù)時(shí)間(trr)約為75ns的超快恢復(fù)二極管。 而對于連續(xù)工作方式(CCM)的設(shè)計(jì), 建議使用反向恢復(fù)時(shí)間(trr)小于等于35ns的二極管。 電感L1為非定制標(biāo)準(zhǔn)電感, 具有適當(dāng)?shù)腞MS電流額定值(要滿足溫升要求)。 電容C2是輸出濾波電容, 其主要功能是限制輸出電壓紋波。 輸出電壓的紋波最主要取決于輸出電容的ESR而非電容的容量。
通過丟開關(guān)周期的方法來維持輸出電壓的穩(wěn)定。 當(dāng)輸出電壓上升時(shí), 流入FB引腳的電流增加。 如果此電流超過IFB值, 則隨后的周期就會(huì)被丟掉, 直到此電流低于IFB值時(shí)才會(huì)有周期執(zhí)行開關(guān)操作。 因此, 隨著負(fù)載的減輕,會(huì)有更多的周期被丟掉。 而當(dāng)負(fù)載加重時(shí), 只有很少的周期被丟掉。 如果在50 ms期間沒有任何周期被丟掉,LinkSwitch-TN(限于LNK304-306)會(huì)進(jìn)入自動(dòng)重啟動(dòng)狀態(tài)以提供過載保護(hù), 并將平均輸出功率限制在最大過載功率約6%的水平上。 所以說最初在一個(gè)非常低功耗的芯片上使用該電源的時(shí)候并不會(huì)重啟,是因?yàn)楣β蔬€未達(dá)到6%的水平,而現(xiàn)在整板使用該電源供電,功耗略高,雖然還達(dá)不到額定功率時(shí),但是已經(jīng)超過了6%,于是就會(huì)重啟,與我們的現(xiàn)象對應(yīng)上了。
基于最低的整體成本選擇LinkSwitch-TN器件、 續(xù)流二極管以及輸出電感。 一般來講, MDCM工作方式可以使成本最低, 同時(shí)實(shí)現(xiàn)最高效率的轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)。 CCM工作方式在任何情況下都需要較大的電感及超快恢復(fù)續(xù)流二極管(trr≤35 ns)。 在MDCM工作方式中選用較大型號(hào)的LinkSwitch-TN, 相對于在CCM工作方式下使用較小型號(hào)的LinkSwitch-TN, 其成本更低。 因?yàn)樵贑CM設(shè)計(jì)中外圍元件增加的成本更高。 但是, 如果要求輸出電流更高,就要按照下述的應(yīng)用指南使用CCM工作方式。本次設(shè)計(jì)中就采用了CCM設(shè)計(jì),目的是能輸出更高的電流,所以采用ES2J二極管,trr為35ns。
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