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UC3842输出占空比有问题,求大神指导!

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zhusiming
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LV3
助理工程师
  • 2017-9-12 09:26:45
10问答币

UC3842反激开关电源原理图

UC3842反激开关电源原理图

上图是基于UC3842的电源原理图,开关频率198khz,输出功率10W,主输出15V;在测试时利用直流24V直接给UC3842供电,断掉馈电绕组;

有负载时的PWM输出波形

有负载时的PWM输出波形

在有负载的情况下,UC3842的输出PWM波形如上图所示,占空比是变化的且会丢失两个周期的PWM波;在空载的时候会随机的丢失数个周期的PWM输出;

Isense电流采样波形

Isense电流采样波形

PWM输出占空比的突然变大,导致主线圈的电流增大,但采样电阻两端的电压明显已经高于1V,但PWM波依然未停止输出;

15V输出的纹波

15V输出的纹波

占空比的突然增大会导致,输出电压的纹波中会周期性出现较大的电压尖峰,请各位大神帮忙分析一下PWM波输出不正常的原因可能是什么?

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(1)主线圈的最大电流约为1.4A,电流采样电阻设置为600mR应该问题不大吧,请问还需要考虑其他因素吗?ANS: 这个我也不肯定,跟输入电压范围和你的变压器工作模式有关。 (2)3842第五引脚确实少了个滤波电容; ANS: 这个是大问题,必须改。 (3)光耦二极管并联电阻是6.8K,请问这个电阻的阻值是如何影响电路的稳定性? ANS: 431工作需要一个偏置电流IKA,规格书一般要求是1mA, 实测没那么大,6K8这个电阻就是提供偏置电流通路, ...
deep_thought
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  • 2017-9-12 10:28:47
 
估计是环路不稳定吧,看3842的COMP的波形就知道了。
次级已经用了431+光耦的架构的话,初级光耦应该直接接3842的1脚和地脚。同时1脚和地并联一个小电容(比如10N), 2脚改接地。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-12 11:10:02
 
谢谢,请问在环路稳定的情况下,3842的comp引脚的波形应该是什么样的?下图是我的3842的comp引脚波形;
scope_28.png
江边鸟
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LV8
副总工程师
  • 2017-9-12 12:42:41
 
主电路先不通电,单独给UC384X 7脚供电,用辅助源给个反馈信号,先看看6脚的驱动波形。有问题可加QQ:304038989,一起学习。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-12 14:34:38
 
scope_30.png
单独给UC3842供电,除了开关的噪声以外,无电流反馈和电压反馈,PWM频率正确,基本是满占空比,如上图所示。如果是加电压反馈的话,给多少电压合适,然后不加电流反馈模拟近似空载的情况吗?但是我在测试过程中发现,空载的时候不会出现上面描述的占空比变大导致纹波很大的情况,空载时pwm的输出会间断丢失数个PWM波形。
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-12 17:15:03
 
正常是稳定的直流。环路不稳时的波形是直流叠加正弦波。
从波形看,不是环路振荡问题,这个问题,也可能是PCB布线不好引起的。另外,你标的元件参数太复杂,看不清楚真实的值,不好判断。
但是从环路稳定的角度,目前的COMP连接方法也是有问题的。需要按我之前提到的方法改。
总之,可能有几个问题在里面。需要一个一个的解决。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-12 22:17:33
 
好的,谢谢,我修改电路试试看看!请问1和2脚之间的加RC补偿会有什么影响呢?
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-13 09:14:23
 
因为次级的431电路相当于一个运放放大误差信号同时有一个180度的相移,所以初级不需要再来一级运放,再来一个180度的相移。
现有的1,2脚间的RC也拿掉。
另外,R32,R39,C53分别什么参数?
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-13 11:56:18
 
(1)按照你的建议,将2脚接地,1脚直接连接到光耦的反馈,在1和2脚之间并联一个1nF电容,带半载测试,还是会出现之前的现象;(2)R32:600mR(用直插件暂时替代) R39:1K    C53:470pF 。
(3)附件中是我测量的各引脚的波形图,感觉开关的噪声对 comp vfb 以及isense的电压都有很大的影响,感觉是因为反馈的问题,也有前辈说是因为变压器的问题,请问你有什么高见;

UC3842引脚波形 (2).doc

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deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-13 14:58:04
 
R23 600mohm似乎太小?这个要与变压器参数结合计算。没数据,不好判断。
3842的8脚到5脚GND应该要加100N的电容。
光耦二极管上并联的电阻是6.8KOHM?太大,减少到1.5KOHM。
FD7上串联4.7OHM左右电阻。R33改到22OHM-47OHM之间。
PCB布线,有没有区分大电流地回路与控制信号地回路? 只能单点接地。
VCC供电电压不要那么高,17.5V就够了。


zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-13 15:33:44
 
好的,谢谢,我再尝试一下;
(1)主线圈的最大电流约为1.4A,电流采样电阻设置为600mR应该问题不大吧,请问还需要考虑其他因素吗?
(2)3842第五引脚确实少了个滤波电容;
(3)光耦二极管并联电阻是6.8K,请问这个电阻的阻值是如何影响电路的稳定性?
(4)之前把R33改为100R试过,没有效果,楼下有贴出PWM的输出波形;
(5)以下是电源的布线图,麻烦指点一下;
捕获.PNG

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副总工程师
  • 2017-9-14 10:18:38
 
(1)主线圈的最大电流约为1.4A,电流采样电阻设置为600mR应该问题不大吧,请问还需要考虑其他因素吗?ANS: 这个我也不肯定,跟输入电压范围和你的变压器工作模式有关。
(2)3842第五引脚确实少了个滤波电容;
ANS: 这个是大问题,必须改。
(3)光耦二极管并联电阻是6.8K,请问这个电阻的阻值是如何影响电路的稳定性?
ANS: 431工作需要一个偏置电流IKA,规格书一般要求是1mA, 实测没那么大,6K8这个电阻就是提供偏置电流通路,如果太大,偏流就可以导通光耦,导致输出电压不稳。
(4)之前把R33改为100R试过,没有效果,楼下有贴出PWM的输出波形;
ANS: 适当的驱动电阻是需要的,即使现在看起来没效果,但是,在某些特定条件下,就会出其他问题。
(5)以下是电源的布线图,麻烦指点一下;

ANS: 接地点有点小问题,应该把3842的地与其周边元件地连接起来到1点,再统一接到取样电阻R32的下端。地线尽量走粗或铺铜。

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zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-14 10:40:30
 
谢谢前辈的建议,占空比的问题已经解决了,是因为电流采样RC滤波时间常数过大的问题,把C53改成100PF就好了,非常感谢前辈提出的宝贵意见,我会继续尝试和优化。
nc965
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  • 2017-9-12 17:56:47
 
把R33换成100R再试
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-12 21:58:08
 
scope_40.png
你好,上图是R33换用为100R电阻之后,在半载的条件下,mos管的驱动pwm波形,与之前R33采用6.8R电阻没有本质上的改善。请问你的出发点是什么,为何建议将R33修改为100R,是考虑到MOS管的栅极电压一般为20V吗?
nc965
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版主
  • 2017-9-13 00:07:07
 
排除前沿消隐失灵导致的问题
whmks
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高级工程师
  • 2017-9-12 20:16:37
 
可能是大马拉小车,功率余量大,造成间歇振荡,有许多较大功率的电源都有这一现象。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-12 22:05:47
 
你好,输入电源为24V/48W,开关电源主输出的功率为15V/3W,请问这种数量关系下会出现你所说的大马拉小车导致震荡吗?请问这种震荡现象主要是由于什么原因导致的?
whmks
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高级工程师
  • 2017-9-13 08:21:02
 
1、降低3842电压,2、调高频率,3、功率管换电流小一点的型号,4、调高输出电压。每做一步看波形变化再分析原因。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-14 10:24:02
 
占空比变化的问题解决了,把电流采样RC滤波的C53修改为100nF就好了,谢谢各位前辈的指导!纹波小了近300mV,但还需要进一步改进参数减小纹波;
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-14 10:34:57
 
C53不可以用那么大的容量。问题应该是C53的接地方法不好,其地段应该直接到IC 3842的地脚。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-14 10:41:18
 
100pf,说错了!
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-14 10:43:30
 
c53放在了pcb的背面,在3842的3引脚正下方!
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-14 13:25:51
 
我意思是PCB图上C53的地脚应该直接连到3842的地脚,不要转个大圈。
另外C53如果用100PF,感觉太小,建议还是470PF,但是把R39从1K改到330-470OHM左右。3842没有自带前沿消隐功能,如果这个RC时间常数太小,MOSFET开通瞬间的浪涌电流(由寄生参数和驱动电流引起)可能就会直接触发关断电路,使脉冲宽度非常窄,输出电压稳不住。
zhusiming
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  • 2017-9-14 14:32:54
 
好的,我试试看看!
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助理工程师
  • 2017-9-14 14:48:06
 
请问如果RC的乘积相同,电阻取较大值和电容取较大的值对滤波效果有什么样的影响呢?
zhusiming
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  • 2017-9-14 15:37:29
 
电容不变,把电阻减小差不多的倍数(200R/470R),分别进行测试发现不能达到效果!有点困惑了,RC的乘积一定,滤波器的截止频率一样,R大C小和R小C大的滤波效果差别会很大吗?又该怎么理解呢?

deep_thought
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  • 2017-9-14 15:58:23
  • 倒数10
 
你的地线改了没有?之前提到的那些参数改了没有?
这个比较费解啊,按道理是差不多的。
难道是因为没有斜率补偿电路的原因吗?
zhusiming
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  • 2017-9-14 16:46:25
  • 倒数9
 
地线还没改,准备重新改下PCB再制一版试试;我也很是费解;????
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  • 2017-9-14 17:00:50
  • 倒数8
 
先用现有样品改地线试试。
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  • 2017-9-14 17:54:54
  • 倒数7
 
可以的,飞线试试看!
zhusiming
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  • 2017-9-15 12:09:30
  • 倒数6
 
scope_10.png
如上图所示,当电源的负载从满载到空载切换时,电源电压的调整时间很长,请问这会对设备的使用有什么影响吗?一般会是什么原因导致这种情况出现的,又该怎么解决呢?
deep_thought
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  • 2017-9-15 13:21:15
  • 倒数5
 
这就是电源的一个技术指标--动态响应速度,判断的条件就是过冲电压和欠冲电压。一般客户要求小于额定电压的+/-5%-10%之间。
电路反馈环路低频增益不够时,动态响应速度变慢。
比如你图中的C55,会影响动态响应速度,一般不要这个电容。
还有C54,一般串联一个小电阻改善低频增益和动态响应速度。你可以试试4.7K。
光耦上端的2K电阻改到1K也试试。
zhusiming
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助理工程师
  • 2017-9-15 13:42:23
  • 倒数4
 
好的,谢谢宝贵建议;关于电源动态响应性这块的分析是不是要了解一下闭环的传递函数,请问有这方面的帖子可以推荐看看的吗?

deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-15 13:57:29
  • 倒数3
 
对,跟传递函数,幅频特性,相频特性这些有关。总之是不简单。不过对于反激电路,反馈补偿电路简单就可以满足,随便放些不太离谱的参数,就可以满足响应速度和环路稳定性要求。一般凭经验就搞定了。有条件的话,还可以用网路分析仪测量整机幅频特性,相频特性定量分析增益余量和相位余量。
在这个论坛可以搜到很多相关的文档介绍这方面的知识。记得TI的网站也有很多这种经典资料。
deep_thought
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  • 2017-9-15 14:01:16
  • 倒数2
 
相关关键字:环路,稳定性,补偿,增益余量,相位余量。loop, stability, compensation, gain margin, phase margin.
zhusiming
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  • 2017-9-15 14:35:03
  • 倒数1
 
好的,非常感谢!!!
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