开关电源起动电路的秘辛及软起动电路的BUG

会员147906 · 发表于 2020-12-22 18:48:14

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接修一台消防控制电源无输出，拆开一看半桥式电源而已，表示无压力。测DC300V正常，开关管正常，PWM芯片UC2825供电电压只有8V+,显然芯片没有起动。进一步检测发现UC2825 PIN16 Vref=0V而外围无短路，判断芯片已经损坏，定料。

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料件到货装机通电，仍无输出，测PIN16 Vref=5V正常了，供电电压仍只有8V+,芯片坏的？赶紧换上备件，第二颗现象一模一样，看来可能遇上李鬼了，对比原芯片和新料件，发现根本就不一样且两颗新料件都有区别

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搜索芯片资料时看到一哥们发文提及：“这芯片不好搞，费了很大的劲才找到一颗原装的……”哦哦，看来是遇到李鬼无疑了。重新定料吧，这次选择了拆机件，一次定了5颗。芯片到货装机测试，妈呀竟然一样的现象，5颗芯片都一个鸟样。哎呀这分明是要挑战我的节奏嘛。外接15V给芯片供电，上示波器测输出没有波形。寻思这芯片既然Vref都对只是没有输出，怀疑芯片并不是不能用，只是型号不对参数差异导致无输出而已，开始认真研究PDF。

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测得芯片6脚有锯齿波，7脚也有波形，这说明芯片已经起振了,再次判断这芯片应该还能用。6脚是振荡，那么7脚是什么功能呢又为什么有波形呢？Pdf并没有更多关于7脚功能的描述，根据外围元件及内部电路判断其功能为开关管电流波形取样放大一类。它把6脚的振荡波形和开关管电流波形一起叠加后送内部电路，等等，7脚怎么会有那么高幅度的锯齿波？在开关管无输出的情况下这不科学呀，这会不会引起内部过流保护类动作导致无输出？核对实际元件，发现与pdf相比上图中红框内的元件实际为短接。8.2k电阻呢，这足以引起7脚波形幅度过高，拆一颗8.2k电阻串进去，输出方波出来了，牛掰！

然而电源还是不起动，原因仍然是芯片起动电压只有8v+欠压保护。再次外接电源，发现起动电压在9v时芯片就能起动，而在8.7v时关断。接起动电阻时起动电压只有8.7v,就差那么0.3v就可以起动了！是不是起动电阻偏大了？原机100k,要增加0.3v并上一个1M的电阻都能解决问题，找一个470k并上去试试，奇怪了，起动电压还是8.7v,索性找只150k并上去，居然还是只有8.7v,这是要玩死我吗？！

不用再并电阻了，继续减小阻值最终当然能让它起振，然而这电阻一定会发热电源也不是这么修的。为什么呢？实测芯片起振时工作电流达70mA,不难计算出起动电阻上的功耗P=(300V-9V)*70mA=20W,可能不嘛。那么这个问题到底怎么解决？外接一个15V小型电源给芯片供电当然可以解决问题，然而电源不是这么玩的这会叫高手笑掉大牙。

开关电源起动电路并不是表面上一个电阻那么简单，它中间的秘密可能知道的人并不多哦，咱们以已经被大家玩坏了的38XX系列电源为例来复习下基本原理。

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芯片7脚为供电端，其中R6为起动电阻与D6整流产生的二次电源并联为芯片供电，C10为供电滤波电容。一般情况下大伙认为300V经R6向芯片供电起振，然后由D6整流接力，这种理解有错吗？貌似没有。然而如果仅仅停留在这个认识，那么一定会被前面那个电源丢翻而不自知。

起动电路正确的理解是：300V经R6向C10充电，C10电压慢慢上升，升高到芯片起动电压阀值时芯片起动。问题是芯片没起动时耗电电流极小，C10电压升到起动阀值没问题，可是芯片一起动电流就大了，仅仅依靠R6供电则电压势必下跌导致芯片再次停振。所以C10在这里就很重要了，它会放电阻止电压下跌让芯片顺利起振，接下来才是D6接上去。这种理解是不是故作高深呢？事实说话，咱们接着说这台消防控制电源。

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上图中的红色二极管为咱根据实际电路添加上去的，方便说明问题。实际电源中起动电压取自300V,起动电阻为100K,滤波电容为220U。目前的情况是起动电压只有8.7V，并上150K电阻后还是8.7V不变。为什么并不并电阻它都是8.7V呢，因为这个电压正好是它的欠压保护值，如果芯片不起动，它会继续上升。但是升到芯片一起动而二次电源又没接上时，那么电压再跌下来，如此高速循环，那电压就在8.7V不升不降不变化了，你改电阻也没用，除非这个电阻提供的电流足以维持芯片起振。不是说滤滤电容会放电吗？它的确放电了已经尽力了，但是它并没有等到二次电源接上来就放光了。为什么呢？这个芯片多了个软起动端PIN8 SS。软起动是个什么鬼？对地外接电容，电源起动时开始充电，该脚电压低时控制芯片输出较低的占空比，随充电电压升高慢慢提高占空比并最终交由稳压电路控制，以达到减小开机冲击的目的。

试想：如果软起动介入，刚起动时二次电压必然很低，而起动电压滤波电容都放光了二次电压还没接上的话，那么是不是就不起振了？本电源换上的并不是原芯片而是李鬼，参数的不同引起这种搞死人的后果是完全可能的。那么解决问题的方法就有两个了：一是增大滤滤电容提高其放电能力，二是取消软起动最大限度减小二次电压的上升时间。

问题想明白了开始动手：先检查滤波电容，容量220U没问题，试着改为470U试机，还是不起动。打住，继续增大电容会因为充电时间过长导致电源起动太慢。接下来取消软起动元件，上电1秒只听得嘀嗒一声，板上的继电器吸合，测电源27V输出妥妥的。

本例故障因为遇到了李鬼，倒是加深了对电源的理解，学无止境啊。可惜的是抽掉了差不多一盒烟才搞定，哎呀明天又得重起戒烟计划了。