基于LNK306DN設(shè)計的電源不斷重啟現(xiàn)象解析
之前接觸的一個項(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之后就會掉電到0V,然后1s左右會重新恢復(fù)成5V,周而復(fù)始。
這個時候還沒什么頭緒,但是由于我的樣機(jī)上電后會自動有一段語音播報,所以在反復(fù)測試的時候發(fā)現(xiàn),掉電基本都是在語音剛開始播報的時候出現(xiàn)的,所以這個時候就有了一個大膽的猜想,由于語音芯片需要推動喇叭進(jìn)行播音,那個時候功耗會增加,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,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demo板上拆下來一個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, 建議使用反向恢復(fù)時間(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, 流入FB引腳的電流增加。 如果此電流超過IFB值, 則隨后的周期就會被丟掉, 直到此電流低于IFB值時才會有周期執(zhí)行開關(guān)操作。 因此, 隨著負(fù)載的減輕,會有更多的周期被丟掉。 而當(dāng)負(fù)載加重時, 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)會進(jìn)入自動重啟動狀態(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。 所以說最初在一個非常低功耗的芯片上使用該電源的時候并不會重啟,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,但是已經(jīng)超過了6%,于是就會重啟,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, 同時實(shí)現(xiàn)最高效率的轉(zhuǎn)換器設(shè)計。 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的LinkSwitch-TN, 相對于在CCM工作方式下使用較小型號的LinkSwitch-TN, 其成本更低。 因?yàn)樵贑CM設(shè)計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)計中就采用了CCM設(shè)計,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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