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UC3842 老化炸机

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廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 09:02:07
10问答币
画了一款UC3842的24V/6.3A反激式开关电源,正常工作的时候波形都很正常。
但有时候会炸MOS管及采样电阻,请大家帮忙分析一下是什么原因导致炸管的。谢谢!

炸管的时候,MOS管的驱动波形占空比会跳动,然后就炸了,请帮忙分析下是什么原因导致的。

变压器使用的是PQ3230,初级是650uH,匝比 40:10(主路输出24V):8(UC3842供电):5(12V输出)

正常工作的时候,带载24V,6A MOS管DS电压值570V左右。

整个板子只有CS采样和驱动输出的线走的有点远,



PCB图





放上测试的DS波形图:
空载,这里有个疑问,我设置的明明是100K(实际93K)的PWM,空载的时候为什么会出现这种小于90K的脉冲?

1A负载:



2A负载:


6A负载:


DSO0021.BMP (750.06 KB, 下载次数: 58)

DSO0021.BMP

最佳答案

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24V 6A, 功率不小啊,再说变压器也不大,吸收也很普通,这么大功率的反击电源,没有在细节上处理好,砸机没什么奇怪,我提几点建议。 1 LZ电路设计已经很到位,只是R12 R13 0欧为什么接在输出平滑小电感2端,虽然对砸机没有直接关系,但有可能电感两端的文波电流会影响电阻寿命。因为是0 欧。 2,光耦限流电阻4.7 K对24V输出偏小了点,应取1.2-2K, 光耦并的那个电阻1.2K,恰恰有点小了,这个电阻的目的是给431连续提供工 ...
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廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 09:51:05
 
请大佬们留下点意见建议啊,指点下方向,我现在没有头绪,不知道咋解决。。
yanshuyin188
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高级工程师
  • 2017-9-16 09:56:03
 
这么说的话,有可能是工作时发热产生大小波造成烧机,MOS管用多大的?是不是变压器已经饱和了?
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:02:22
 
请问什么是大小波? MOS管我现在使用的是11N65,变压器应该没有饱和吧,我看电流波形没有出现突变
江边鸟
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副总工程师
  • 2017-9-16 11:22:53
 
虽然损坏了这么多元件,都是因为你MOS导致的 1.确认MOS管型号,反压96V+265*1.414+尖峰,考虑开关机DS,至少要650V的管子;2.确认老化过程中输出是否出现了短路现象,短路瞬间VCC会升高很多,电源还没保护,栅极已经损坏导致MOS损毁。3.做实验时在MOS的栅源间加稳压管,这样就不会烧毁芯片了 4.楼主的布线和布局有待提高,尤其是次级。希望能帮到你。
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:18:15
 
MOS管型号使用的是11N65,650V耐压的,我实际测试波形的时候一般都是500多,没有超过600,应该是安全的。
老化过程应该没有短路,因为有一次我上电的时候也出现了这个现象,不知道是什么原因。
已经添加一个18V的稳压管,我再测试看看情况,谢谢指点。

板子很小,我布不下,我也是新手,确实需要多学习提高,谢谢你的指点。
liuxiaofei126
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LV8
副总工程师
  • 2017-9-16 20:58:57
 
正常工作没问题,变压器参数可能有问题
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-17 07:23:25
 
  对,严格来说确实是变压器,VCC供电的匝比没有弄正常,我设置的就是20V供电,设计错误,改成15V稳压供电就没有问题了。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-16 10:02:02
 
1, MOS型号?
2,老化时输入电压?
3,开机启动瞬间Vds、Id波形及正常工作波形
能源消耗
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总工程师
  • 2017-9-16 14:14:42
 
24V  6A,   功率不小啊,再说变压器也不大,吸收也很普通,这么大功率的反击电源,没有在细节上处理好,砸机没什么奇怪,我提几点建议。

1   LZ电路设计已经很到位,只是R12   R13  0欧为什么接在输出平滑小电感2端,虽然对砸机没有直接关系,但有可能电感两端的文波电流会影响电阻寿命。因为是0 欧。
2,光耦限流电阻4.7 K对24V输出偏小了点,应取1.2-2K, 光耦并的那个电阻1.2K,恰恰有点小了,这个电阻的目的是给431连续提供工作电压,1mA电流就可以,所以2个电阻应该对换一下参数。
3:分析砸机原因:有MOS耐压被超, 电压电流反馈环轻微震荡引起老化升温后更严重不稳, MOS  GS驱动信号电压幅度过高,  再就是变压器温升后饱和,

一: MOS耐压问题,示波器可以观察到最大尖峰弧度在最高输入电压时的情况。反射电压120V以内设计,如果临街MOS耐压,最好选用高点耐压MOS,
二:电流电压反馈环, 3842电路电流环非常敏感,峰值型保护,一般不出问题,电压环431中心电路也非常好调试,3842的1  2脚阻容参数会影响反馈速率,要注意点,观察最大功率时老化温升到最高点是测试波形情况(条件是全范围负载电流,和输入范围电压)不震荡。如果是变压器饱和,前期会有异常波形和响声。
三:在反击式电源中重中至重的是MOS  GS驱动信号的电压幅度。因为芯片VCC供电电压与输出PWM电压基本一致。一般反击电源VCC都是变压器直接整流提取,匝比是关键了, 取少了,低于芯片启动电压时空载不好启动,一直在跳变(侧7脚)。带一点负载才可以启动。 取多了轻载正常,但重载时,7脚VCC电压高出20V,那么MOS管就危险了,给砸机创造条件。为什么会这样呢?就是VCC电压取至变压器,受占空比影响,功率越大的电源更敏感
因此,这个绕组的圈数要以主输出电压圈数做比例计算,VCC电压值取空载时高出芯片启动电压1V-1.5V    重载时小于18v  如果设置不准,只好用18V-20V稳压管旁路(一般中小功率) ,对LZ这样的大功率反击电源来说:应该在VCC供电上用15V三极管稳压。这样就能保证。
另外提醒的是,很多人都在MOS  GS集上对地用稳压管,这也是错误的,稳压管并不能保证MOS不会坏,又有可能加重芯片内部图腾柱电流负担。
以上3点内容都解决的话,保证你的电源再不砸机。

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廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:26:04
 
1.MOS我是按照600V来设计的,现在选用650V的耐压来测试,应该没有问题,我实际使用示波器测试,满载的时候也不超过600V。
2.我上次观察到的时候,有看到MOS管的驱动波形突然变化比较大,这是因为变压器饱和导致电感参数下降吗? 确实有可能,请问这个怎么能够比较直观的验证?

另,您回答的这个:
2,光耦限流电阻4.7 K对24V输出偏小了点,应取1.2-2K, 光耦并的那个电阻1.2K,恰恰有点小了,这个电阻的目的是给431连续提供工作电压,1mA电流就可以,所以2个电阻应该对换一下参数。



光耦电压一般在1.1-1.2V之间,所以我并了个1.2K的电阻,来保证431的1mA,24V选用4.7K,这样大概有4.5mA左右的电流,这个电阻取值应该没有问题吧,现在电压环是稳定的。


另外那两个R12、R13的0欧电阻,我是打算验证一下反馈放在电感前后有没有区别的,测试用。


7脚VCC电压高出20V,那么MOS管就危险了,给砸机创造条件。
为什么会这样呢?就是VCC电压取至变压器,受占空比影响,功率越大的电源更敏感

这个位置我不是很明白,能请您再给我解释一下吗? 为什么VCC电压高了,MOS管会危险?
能源消耗
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总工程师
  • 2017-9-16 16:33:49
 
这是个习惯问题,817有不同系数(放大倍数) 一般取至10mA为宜,提高灵敏度和批量统一性,
能源消耗
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LV10
总工程师
  • 2017-9-16 16:41:50
 
任何MOS  GS电压不能超出25V, 规格书可以查看,根据MOS导通最佳状态为12-15V, 不同类型MOS管有差异,  但反击电源再最大占空比时,这个电压也升高很多,如果有偶然过超就砸管,同时烧集成芯片,和限流电阻。应该是DG结先击穿。才会烧集成块。因此这个直接驱动信号值最大要控制在18V, 38系列 VCC电压7脚 与 6脚  PWM的电源幅度是一样的,没有限制。VCC 高了  ,PWM跟着高。
liuxiaofei126
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副总工程师
  • 2017-9-16 21:12:34
 
楼上分析的很到位
JamesHacker
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高级工程师
  • 2017-9-17 11:04:47
 
学习了!
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:20:10
 
MOS管型号使用的是11N65,应该足够了,我是按照600V的管子计算的,就是因为经验不足,我用了11N65来调试。

老化时输入电压我用的是220,可能会有些波动,但最多也只到230

波形图已经更新,我再测试电流波形,一会再更新,请关注指点一下,谢谢了。
能源消耗
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总工程师
  • 2017-9-16 16:30:12
 
空载时有轻微震荡,才会有捕捉到频率变化,  波形总体比较好,  关键看温升后,和VCC电压
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:36:33
 
VCC电压我现在设置的就是20V反馈,实际测量也差不多。现在GS的驱动电压在19V多,您是指VCC电压和VGS驱动电压太高吗?

为什么电压高反而会不稳定,不是电压越高,MOS管的导通电阻反而小一些吗? 这个地方理解不了,请您再给我讲讲,谢谢!

能源消耗
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总工程师
  • 2017-9-16 16:46:50
 
那就对了,你都大于19V了,可以断定 是VCC电压高了砸MOS管,  变压器设计的好可以空载10V-  满载17V,  VCC 你加一级稳压吧,用三极管+稳压二极管,不要用二极管单个稳。
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 16:57:10
 
听君一席话,胜读十年书,我去更改测试一下,非常感谢!
能源消耗
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LV10
总工程师
  • 2017-9-16 17:07:10
 
PCB设计的很好,我还不如你呢,你用什么软件?
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-16 18:05:04
 
就是PCB画的不好,楼上还有位兄弟特意指出来了。

这个板子是用AD画的。

我现在把供电电压,用三极管和稳压管,稳定在15V,现在在老化,看看情况怎么样。
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-17 07:15:40
 
把VCC电源稳压15V,老化一晚上正常,应该就是这个原因,感谢指点,非常感谢!
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-17 08:56:12
 
原来Vcc20V时不良率有多高
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-17 22:49:22
 
我是做了一台样机,是有概率炸机,不良率统计不出来,因为是在老化过程中炸的,所以我不知道,我老化一晚上,在晚上的时候出现的。

也有过一次上电的时候炸,我有抓到过上电时VCC电压升高,但是没想过PWM的会升高,

现在老化一天一夜多,负载交替变化老化,没有问题。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-9-17 15:31:50
 
如果认为Vgs损坏,那么应可以测试到。用示波器测,高压满载时开关机抓驱动波形可知
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-17 22:49:54
 
不是必炸,有概率。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-18 08:05:29
 
一般管子Vgs是+-25V,建议测试下,如果在任何状态下都不超这个值,有可能是其它问题。
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-18 08:17:27
 
老化到现在没有出现炸的情况,一切正常,我等会还原成原来的状态,把VCC供电稳压的部分去掉,然后再老化抓取VGS的波形,看看能不能还原炸机的情况。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-9-16 21:21:40
 
重载Vds波形正常。
测下高压满载启动Vds波形,变压器电流波形,看下是否正常
廖星星
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助理工程师
  • 2017-9-17 07:17:29
 
高压264满载启动VDS用示波器看580+,变压器电流波形正常,大概从1.6A左右开始进入CCM状态。

应该就是楼上能源消耗老师说的,VCC供电太高,导致MOS管VGD击穿,损坏的,现在我VCC稳压到15V,老化一晚上暂时未出问题。
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-17 12:02:24
 
最高VCC是19V吗?是偏高,但是应该还不容易损坏MOSFET的GS吧。一般MOSFET的GS耐压是额定20V,但是都有比较大的余量,实际可以耐到25V以上。你可以在板外单独用直流电压串联1K电阻加到你用的MOSFET的GS上做试验看看。是否还有其他问题?比如温度太高?PCB高压节点距离太近。等等。

廖星星
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LV3
助理工程师
  • 2017-9-17 22:52:00
 
规格书写的VCC能够耐压28V,11N65芯片手册上面写的耐压是正负30V。

现在我把VCC稳压成15V,老化到现在没有异常。
deep_thought
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LV8
副总工程师
  • 2017-9-18 09:02:43
  • 倒数10
 
哦,这个就不太好理解了。或许有其他原因。另外,对于你的原理图,有以下方面,供参考:
C16不是Y-CAP吗?而且容量这么大。不需要初级与次级电气隔离吗?
R16多大?
C22这样接,似乎没有放电回路,斜率补偿电路无效果。
次级有431电路,初级又使用3842内置的运放电路,这个,有没有环路稳定性问题?


lahoward
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LV10
总工程师
  • 2017-9-18 13:27:33
  • 倒数7
 
注意到C16居然是103 1KV,这显然不是Y电容,并且容量这么大,完全不符合安规。
廖星星
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LV3
助理工程师
  • 2017-9-19 09:22:22
  • 倒数5
 
C7,C9和C16的容值,是我复制的时候弄的,没有更改,我调试的时候,没有焊接这三个电容。

R16我现在使用的是1K

这个位置的斜率补偿电路是正常的,实际测试波形也是能够补偿,这个位置没有问题。

这个环路稳定性的问题,我现在不知道具体是怎么计算的,不清楚会不会产生振荡,这方面还请指教。
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-9-19 10:21:06
  • 倒数4
 
环路可以看下Vds波形稳不稳定,有无大小波
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-9-18 09:20:38
  • 倒数9
 
稳Vcc消耗大,可在驱动脚出来的位置放一颗20V-25V的稳压管。
当然或许是其它原因。
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-18 09:43:56
  • 倒数8
 
在驱动脚单独放稳压管的方法最危险,稳压管电压低的话,很容易给击穿,稳压电压高的话,不起作用。稳压中等的话,稳压管上的损耗和温度也厉害。
还不如稳VCC (三极管+稳压管的方案)。把IC和MOSFET都保护到了。IC的功耗也可以控制的很好。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-18 14:29:29
  • 倒数6
 
这个位置的稳压管不是这样用,正常工作时稳压管不起作用,只用于异常电压或尖峰电压。
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-19 16:04:22
  • 倒数3
 
稳压管前面没有大的限流电阻,抗尖峰电压或长时间的较高电压能力很差,非常容易被损坏。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-9-19 16:34:17
  • 倒数2
 
可以放在MOS G极下,我们的电源现在就是这样用的,没问题
deep_thought
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副总工程师
  • 2017-9-17 12:04:17
 
对于3842的VCC,这个也要查查你用的3842规格书,最高容许多少?
liuxiaofei126
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  • 2017-9-17 13:59:41
 
这个电压不会太高
鸡腿
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  • 2017-9-17 19:04:50
 
还在炸吗,把感量减小1/3再去老化看下
廖星星
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  • 2017-9-17 22:52:28
 
不会了,现在正常,谢谢关注。
gooddouble
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  • 2017-11-9 10:08:38
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学习了
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