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【龙腾原创】增强对电源的理解和分析能力—异常状况分析(已完结)

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拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-13 19:16:35
对于开关电源的理解,如果仅仅从正常情况去理解,掌握基本原理,相信很多人都没有问题,这也是做电源工程师的基本要求。
但如果你会的大家都会,你的竞争力在哪里?
在理解了基本原理后,如何加深理解并且提高分析问题、解决问题的能力呢?这个要靠每个人的悟性和努力,不是轻易可以复制的。
电源异常状况分析,可以增强你对电源的理解和分析能力,把你的思路打开,你会发现其实对电源的理解,有些并不是很深刻。即使就一个简单的反激,实际并不简单。


反激的应用最广泛,本帖就以次级稳压的反激为例,和大家分享以下几种异常状况,分析部分我会慢慢填上。
内容在1楼到6楼,分别为:

1、 原边Rsense电阻短路后再开机,会炸机吗?
2、 原边RCD吸收(600V MOS),如果D掉件或者虚焊,265V满载工作会炸吗?
3、 Bulk电解拿掉能开得起来吗?有什么影响?
4、 副边肖特基短路后再开机,会怎么样?
5、 光耦的12脚短路会怎么样?4脚与FB脚开路会怎么样?
6、 下面的图,从原理上看能过安规吗?


对于有其他的异常状况,大家也可以提出一起探讨。
电源异常状况分析,我一直在锻炼,也希望自己对电源的理解和分析能更进一步。
论坛里不乏技术大牛,希望能够来指点,谢谢。
收藏收藏8
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-13 19:17:35
 
问题一:原边Rsense电阻短路后再开机,会炸机吗?
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-13 22:46:02
 
无法限功率,带载过重,会炸机,特别是输出短路,原边不限功率必炸。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-14 21:21:05
 
其实本意是问正常开机的时候是否会炸机?
关于兄台的观点:
带载过重会炸机---如果副边有OCP保护线路呢?
输出短路---这点赞同。

阿甘
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副总工程师
  • 2014-4-15 00:50:14
 
占空比会拉到最大,副边有OCP也会炸机,
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 12:56:37
 
进入CCM后,占空比基本不变,按你的意思是进入CCM可能就炸了?
jx35578274
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初级工程师
  • 2014-4-16 14:42:31
 
炸机问题分情况!(可能上电就炸,可能几秒后炸,可能一直不炸) (以2843系列为例)首先,采样电阻短接就直接把电流环的功能去掉了! 其次,按照常理应该是会进入电压控制的输出反馈环路进行稳压,且占空比始终开到最大。 但实际情况是去掉电流环流环路后,没有了逐周期的电流检测进行矫正,电压环路的速度是相对较慢的(无法实现输入功率跟随输出功率的工作)! 不能对电感这么大的惯性环节进行有效调整! 所以,环路震荡,驱动进入无序的模式(不再是定频的),且输入能量过剩,电感CCM模式。 基于之前说的只有电压环工作,与炸机的关系,(环路必然是震荡的)1.空载情况:由于输出负载电流时分微小,电压环的速度相对会快一些(相对于重载),模块可能短时间内不炸甚至一直不炸机。 2.帯载越重,电压环的响应越慢,输入能量过剩情况约严重! 炸机速度越快! 以上是工作1年半,也就是现在对于问题的理解,可能错了很多! 但希望大家帮忙指出错误的地方! 楼主揭晓谜底吧 !
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-18 21:59:30
 
同意你的说法,电源进入CCM模式,占空比开到最大,IC无法逐周期限流甚至无法限流,导致变压器饱和,Ipeak上升很明显,一定时间内MOS管撑不住,这样MOS就炸了。所以说重载时烧机的说法正确。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-7 12:56:28
 
重载也不一定会烧,现在很多都有斜坡补偿和高低压补偿,如果补的比较多,IC还是可以有限流功能。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-13 19:18:02
 
问题二:原边RCD吸收(600V MOS),如果D掉件或者虚焊,265V满载工作会炸吗?
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-13 22:46:28
 
看管子应力,应力足够不会炸。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-15 23:02:45
 
关于问题二这里分析下:
虚焊或者掉件,相当于没有RCD了,此时MOS的应力会加大,一般是会超出MOS规格,使MOS工作在雪崩状态,而且是重复性的。
如果是裕量不足的马上会炸MOS,也有可能暂时不炸,但进一步看:
在满载状态下持续烤机,随着温度的身高,MOS应力会增加,MOS个体耐受力较弱的也会炸。


大家可以想想看:
比如工厂做一批1000台,已组成成品,在拷机的时候发现有一台炸机了,拆开发现RCD中的D掉件。换上损坏的元件修好后(D还是不焊)重新拷机又不炸了!
那剩下的999台怎么办?如何保证没有掉件?
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-15 23:06:18
 
我们生产一般都要做ICT测试的,就是测试这种情况。我们公司的PCB每个网络都要放测试点,不会出现这种情况。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-15 23:10:09
 
对于空间大的,放置测试点没有问题。
但对于一些小功率的,体积很有限,走线都有难度,很难保证100%的测试点。
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-15 23:15:35
 
不管难度多大多密的板子,我们公司ICT覆盖率低于90%就是不合格的板,是无法投板的,特殊情况就是双面贴片的小信号板除外,小信号板可以单独测试电性能。要想质量就必须把关严,把关不严,风险是不可避免的。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 12:45:09
 
正规的公司都有自己的规范,很多也是要求ICT覆盖率要>=90%,但始终有漏网之鱼。
对于一些出货量不大的也许看不出来,量大的,比如每个月几百K~KK级的这些产品,无法避免。
eric.wentx
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  • 2014-4-16 20:03:09
 
ICT,哎,一把辛酸泪.
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 20:59:57
 
发生过大事?
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-17 19:43:54
 
测试一下低压满载的输入功率可行吗?
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-17 20:55:01
 
测试低压满载的输入功率?想想没有了RCD,是降低损耗还是增加了损耗?
而且输入功率是不稳定的,随着热机时间的增长,会降低的,直到稳定,不同的样品也有差异,无法通过这个测出来。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-18 22:31:07
 
没有了RCD应该是降低了损耗,因为RCD就是吸收损耗的。LZ看测量一下高压的Power saving行不行,在一批产品中,数值较小的有可能RCD中的D漏焊,找出来直接目测D是否漏焊或者量测MOS的应力。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-18 22:37:18
 
已组成成品,无法目测了,除非破坏外壳,这就相当于报废了。
其实RCD对power saving的影响非常小,因为现在的IC空载都是跑burst mode。
我实测过,230V输入时的空载损耗,有没有RCD,就相差2~3mW,几乎算没有影响了。
你也可以去验证下。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-18 22:52:51
 
为了质量有保证,拆开检查是有必要的。
既然空载不行满载也不行,本来RCD对功率的影响就不大。
参考一下EMI的数据呢?这个应该有差别吧。测试999台产品的EMI,老板不骂人才怪。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-19 19:23:41
 
EMI的情况当时没测,可操作性不强。
可以用增长拷机时间,增大输入电压,比如AC 300V输入来加严测试。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-22 20:41:30
 
这里有个疑问,RCD中的D去掉之后,Stress会很大的,你增加输入电压,Stress岂不更大?
拷机的话,我有点担心炸机啊。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-22 20:44:00
 
因为有的样品可能没有D,但大部分都有,就是为了挑出不良品,人为使stress增加,如果拷机炸了的话,那就是不良品了。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-23 19:52:48
 
电源产品挺贵的,拷机了多可惜。
AC 300V电压,Cbulk电压高达420V,好多电容都撑不住吧,我们充电器用的都是400V的。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-23 20:22:40
 
400V的可能不行,我们用的超过400V了,不会爆电容。
即使贵也没办法,总不能把有质量隐患的产品出货给客户。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-13 19:18:20
 
问题三:Bulk电解拿掉能开得起来吗?有什么影响?
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-13 22:48:04
 
能开起来,输出会不稳定。带载过重可能会有声音,功率出不来。
学海游轮
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  • 2014-4-16 21:45:27
 
bulk电容后面如果并有小的滤波电容的话,在拿掉bulk电容之后,输出能量就靠这个小电容来提供了。高低压均可开机,稍微带载就无输出了,毕竟容量太小。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-17 18:28:23
 
实际中不完全这样,小电容一般小于1uF,储能有限。
母线电压波动很大,在峰值附近还是可以输出功率的。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-17 18:42:44
 
针对问题三分析总结下:
bulk电容去掉,会导致母线电压不稳定,但还是可以正常开机。 影响主要有以下几点:
1、从空载到满载的过程,输出电压会掉电压,主要由于在低母线电压的时候会触发原边过流保护。
2、此时变压器会饱和,可能有噪音。
3、如果启动电路从整流器前接,对启动不会有影响;如果启动从母线接,则会使启动时间更长。
4、此时效率会很差,母线电压波动越大效率越差。通常提高效率会采用的一招就是增大这电容。
拒绝变帅
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  • 2014-4-13 19:18:52
 
问题四:副边肖特基短路后再开机,会怎么样
burning520999
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  • 2014-4-13 22:48:34
 
不会炸机,电源短路保护。
gaohq
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  • 2014-4-14 13:01:06
 
输出电解电容不会炸吗?
burning520999
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  • 2014-4-14 13:35:27
 
不会,短路保护,什么都不会炸。我都做过这些实验的。
学海游轮
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  • 2014-4-17 19:02:22
 
的确会短路保护。如果深入一点,到底是输出短路导致原边Vcc无法稳定,还是原边过流保护线路动作呢?
kyo
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  • 2014-4-14 18:18:06
 
问题四:副边肖特基短路后再开机,会怎么样
回:无法工作或者炸机
拒绝变帅
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  • 2014-4-17 17:55:29
 
无法工作是肯定的,说说炸机的情况?
学海游轮
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  • 2014-4-17 19:47:04
 
输出的电解电容存在反向充电的情况,持续一段时间会很热甚至炸掉。这种情况存在吗?
qq80644864
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  • 2014-4-17 20:05:50
 
电容只会坏掉,如果是炸掉,那电容绝对是不合格品
学海游轮
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  • 2014-4-19 17:28:32
 
应该是无法工作,炸机是不会发生的。做实验的结果是输出shutdown.
阿甘
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拒绝变帅
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  • 2014-4-13 19:19:09
 
问题五:光耦的12脚短路会怎么样?4脚与FB脚开路会怎么样?
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-13 22:50:10
 
1,2脚短路会开环过压保护,IC没过压保护功能的话,会坏IC。 开路IC进入开环,道理一样。
拒绝变帅
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  • 2014-4-14 23:12:22
 
IC没过压保护功能的话,确定会坏IC吗?如果IC不坏,坏别的呢。
burning520999
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  • 2014-4-14 23:38:06
 
从应力角度说,IC VCC脚抗应力是最弱的,一般30V左右,而且正常工作都在15V左右,余量比其他器件小,除非像MOS管设计余量留的很小(一般有10%余量不会那么快坏,电容短时间超应力只会发热严重不至于坏。我以前用NCP1271就是IC无过压保护,我一般都在VCC脚放个稳压管,就是起这个作用。
拒绝变帅
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  • 2014-4-17 17:59:26
 
10%的余量是指稳态吧,在瞬态的时候你们的设计也能保证有10%?
学海游轮
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  • 2014-4-17 19:13:02
 
我觉得如果开环而没有保护的话,副边电压会一直上升,副边的一些低压元件应该会有损坏。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-18 19:40:09
 
的确存在你说的这种情况。
拒绝变帅
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  • 2014-4-13 19:20:03
 
问题六:下图是从IC的规格截图,应用于适配器的boost+flyback结构,从原理上讲能过安规吗?

burning520999
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  • 2014-4-13 22:54:10
 
安规和电路原理基本没关系,安规电容除外。安规只负责PCB绝缘距离以及器件绝缘距离,以及器件本身能否满足安规。跟具体电压以及要过的安规标准有关。当然安规的范围很广,这说的只是最基本的。
liaozhaocheng
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  • 2014-4-14 17:06:54
 
对安规这方面的认识很少,坐等LZ不简单的分析。
阿甘
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符合安规很困难。因为AC L/N接入保险后面的电路,导致安全距离很难符合安规要求。
拒绝变帅
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  • 2014-4-16 19:14:22
 
从原理图还能推断安规距离啊 这个一定要做到的 没得商量
lucky001
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拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 19:23:10
 
错误好多 记得你以前发帖问过的啊
学电源多久?
lucky001
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助理工程师
  • 2014-4-16 19:29:41
 
没学过啊,都是自己上网查...
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 19:34:52
 
难怪 打算从事电源相关工作?
我这里给你纠正了下,看看是否还有疑问。


lucky001
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助理工程师
  • 2014-4-16 19:43:13
 
1,你可以大约解释一下吗?市电进入到电源内后的作业流程?
2,只要我拆开电源有那个PFC电感就是都有带PFC回路?

拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 19:53:11
 
1,你可以大约解释一下吗?市电进入到电源内后的作业流程?
首先市电经过整流桥后经boost电路升压,一般到400V左右,然后通过DC-DC降压到20V给笔记本供电。
这里的DC-DC,主要用flyback或者LLC拓扑。


2,只要我拆开电源有那个PFC电感就是都有带PFC回路?

这个不一定,也可以纯boost升压,没有PFC功能。
lucky001
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助理工程师
  • 2014-4-16 20:00:27
 
请问有更简单的说明方式吗?
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-17 20:49:21
 
更简单的不知道咋说了,用简图说明吧:


lucky001
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助理工程师
  • 2014-4-18 09:56:49
 
请问您有简易电路图,我想看看如果从电路图是否可以更了解。
如果可以请帮我标示PFC位置、元件。感谢!!
qq80644864
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版主
  • 2014-4-18 10:40:41
 
网上很多原理图给你看
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-18 19:39:08
 
6楼的原理图就是包含PFC电路和DC-DC的,你可以先看看。
lucky001
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助理工程师
  • 2014-4-22 09:42:28
 
看过后只看得懂一些零件变压器压降后4颗二极体转直流,
還是不懂PFC是在哪边..?
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-22 20:35:08
 
PFC的基本原理图:

拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-22 20:36:09
 
下面为针对此图的详细原理解释,你先看看吧,哪里不理解了再说。

lucky001
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助理工程师
  • 2014-5-19 10:52:33
 
[size=14.399999618530273px] 我有点疑惑的就是:电容是通交流隔直流的元件,电容也分极性,那为什么AC电容在交流电下工作,不会短路???请前辈不惜赐教。
[size=14.399999618530273px] 而有极性的电解电容,在整流滤波电路中,充当储能作用和消耗交流成分,达到较平稳的直流电压。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-19 21:07:46
  • 倒数10
 
电容要通交流也是有条件的,就是频率要足够高。在一定的交流频率下,电容所呈现出来的容抗够低,可以认为短路。
而AC输入,一般为50Hz或60Hz,频率不高,电容的容抗还是很大的。
其实电容的通交流,并不是真的有电流流过,是极板电荷的移动产生的电流。
lucky001
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助理工程师
  • 2014-5-20 13:26:21
  • 倒数9
 
有规定说容抗值要多少比较适合使用?
以电容量为800μF(0.0008F)为例 频率:50
容抗:
Xc=1/2πfC=1/(2×3.14×50×0.0008)≈3.98(Ω)
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-20 21:25:25
  • 倒数8
 
你说的是整流桥前的X、Y电容吗?这个电容不是以50Hz的容抗值来选型的。
它们是安规电容,X电容一般小于1uF,Y电容一般为pF级的,都很小,主要是在高频下呈现低阻抗。
qq80644864
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版主
  • 2014-5-20 21:30:32
  • 倒数7
 
最近我的机子,辐射从30M一直飞到200M都是轻飘飘的
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-20 21:37:37
  • 倒数6
 
主要是在什么频段?就你的那PSR flyback吗?
qq80644864
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  • 2014-5-20 21:43:44
  • 倒数5
 
没有主要从30一直飞,我也没时间整,丢在办公桌上呢,要调另一款机子了,人家要样品要自己搞
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-20 21:50:23
  • 倒数4
 
没有解不掉的传导和辐射,过程是曲折和痛苦的,结果是可以过的。
qq80644864
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  • 2014-5-20 21:55:49
  • 倒数3
 
要等做完这个样机之后才有时间去整这个辐射了
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-20 23:05:05
  • 倒数2
 
期待你到时候发个整改过程分享帖。对于辐射,现阶段主要还是靠经验的积累了。
整改的案例越多,经验越丰富。
qq80644864
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最新回复
  • 2014-5-20 23:34:25
  • 倒数1
 
弄完了有时间就整理一份发上来大家分享分享咯到时候还要帅兄指导指导
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-19 22:19:51
 
下面分析一下问题六:
这里主要说明两点:
1、对于做过安规的都清楚,有open/short实验,对于IC,任意两个pin脚短路测试。
短路后可以保护、没输出或者炸机,但要保证满足以下两点:
A、不能有起火、冒烟现象;
B、Hi-pot测试OK。
下面看一下6楼的原理图,当将IC的HV pin和FB pin短路,HV的高压会把连接到FB pin的光耦打坏。在这种情况下去测Hi-pot就会fail,存在安全隐患。


那么该如何解决呢?
可以在光耦的3、4 pin并稳压管,但要注意稳压管的功率大小,选型不对仍然会把光耦打坏。


2、VCC绕组串接电阻
在安规的异常测试中,比如VCC绕组抽载,如果没有串电阻可能会有变压器过热问题,损坏变压器的绝缘,导致Hi-pot通不过,存在安全隐患。
实际中可能很多都没加,还是建议加上,还可以承受一定压降利于VCC电压,也可以当跳线用
学海游轮
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  • 2014-4-22 20:44:56
 
LZ,关于Vcc串接电阻,我的疑问是如果安规测试端子还是辅助线圈的话,串不串有何区别?
除非改测试端子为电阻和线圈的串联作为整体测试。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-22 21:02:55
 
如果直接短辅助线圈的话,IC就没有供电了,没有脉冲,一般不会有变压器过热现象。
串电阻主要是对辅助这一路持续加重载的情况,可以及时熔断。
gaohq
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总工程师
  • 2014-4-13 20:03:10
 
听总工讲课。
burning520999
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高级工程师
  • 2014-4-14 08:51:38
 
楼主,这些实验一般在做安规认证的时候都会涉及到,安规里有一个单一故障测试,就是关键器件开路,短路,电源不能起火,炸机时保险丝能及时开路,什么变压器任意绕组短路,开路,还有变态的做IC任意脚短路。之前做UL认证,GL认证,CE认证都碰到过。
mt4062
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  • 2014-4-14 10:58:13
 
都是高手啊,站着听讲
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-14 21:15:45
 
安规的open/short实验会涉及到。
看来兄台对安规挺了解的哈,第六个问题,就是基于你所说的那些安规测试,你能从图里看出点什么?
burning520999
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  • 2014-4-14 23:15:56
 
没有热敏,浪涌过不了。是这么?
jx35578274
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初级工程师
  • 2014-4-16 14:56:04
 
是说的压敏吧!
拒绝变帅
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  • 2014-4-16 19:17:27
 
适配器的应用,一般差模不会超过2KV,压敏不是必须的。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-18 22:46:17
 
如果差模是2.5KV甚至3.0KV,又想省掉一个压敏电阻,LZ有什么好的建议吗?
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-19 19:24:53
 
根据以往的实测来看,打差模3KV不需要加压敏电阻,主要是整流桥的容量要够,否则会炸。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-23 20:31:12
 
可否解释一下,整流桥容量指的是电压还是电流呢?
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-23 20:35:32
 
是指电流。
打差模的时候,会设置一个阻抗,比如2ohm,增大电压对应的电流也增大,对整流桥是个考验。
qq80644864
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  • 2014-4-23 21:49:20
 
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-16 19:15:50
 
热敏跟安规无关的,影响的是浪涌电流。
能不能过看你保险和桥的选型了,以及客户的要求。
学海游轮
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  • 2014-4-17 19:20:51
 
压敏电阻抑制浪涌电流在低温时比较明显,如果电源已经运行一段时间,内部温度已经很高(这里指适配器类的产品),压敏电阻变得小了。这时候再开机测试浪涌电流的话,岂不是作用不明显了。这种情况如何去把握呢?
拒绝变帅
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  • 2014-4-18 19:42:55
 
更正一下,是热敏电阻,不是压敏电阻。
热机后测试的确会使浪涌电流增大,此时NTC阻抗小,这种无法避免,但至少不要损坏。
对于浪涌电流测试,按客户要求的测试通过即可。
学海游轮
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副总工程师
  • 2014-4-18 22:36:12
 
对,就是热敏电阻。所以在测试浪涌电流是最好是给定一个温度条件,比如25度放置几小时后再启动,此时测试的数值,符合规格即可。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-18 22:40:29
 
一般是在常温下测试,而且要保证bulk电容没有残电。
w137155390
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高级工程师
  • 2014-4-14 21:34:55
 
学习了,谢谢楼主分享
一花一天堂
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  • 2014-4-15 15:20:39
 
qq80644864
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  • 2014-4-17 20:09:48
 
等楼主详细的分析
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-4-17 20:37:58
 
分析哪个呢,有的已给出分析,有的还没有,也可以说说你的看法。
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-16 22:08:28
 
对于故障状况的分析和学习,锻炼一下还是很有益的。
最后,再推荐一本书吧,多看看会有收获的,不同的阶段看会有不同的认识。

学海游轮
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  • 2014-5-16 22:23:24
 
帅哥有电子版的吗?能否上传一下
拒绝变帅
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总工程师
  • 2014-5-16 22:48:17
 
学海游轮
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  • 2014-5-17 12:47:14
 
谢谢LZ
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