基于3843的DCDC输出端电容电压上不去

2016-10-15 14:24

本帖最后由 newplayer123 于 2016-10-15 14:25 编辑

自己做了一块板子，上面有24VDC转15VDC的电源模块，电源大概情况如下：
输入输出使用低频变压器隔离，变压器输入端使用3843和场效应管IRFU220N控制，输入端有2个220uf/100v电解电容并联，变压器输出端串联一个快速恢复二极管、并联15v的TVS二极管、并联1000uf/16v的电解电容和474P、104P的小电容各一个；没有给该电源模块外接负载；
一共焊了2块板子，第一块输出电压异常，输出端电解电容电压大概为8V；
为排查原因，又焊了第2块板子，并且没有焊全部元器件，输入端没有焊电解电容，直接接外部24VDC供电，输出端只焊了快速恢复二极管、并联的TVS二极管和1000uf/16v电解电容，
结果上电后电解电容正负极电压缓慢上升（大约几十秒时间）还是到大约8V并稳定下来，经测量3843已经弱起振；于是怀疑快速恢复二极管被反向击穿了，并且测量了变压器输出端快速恢复二极管的正负极电压，波形如下：
可以看到二极管只是正向导通了。
怀疑变压器输出电压没有达到15V，于是去掉了输出端快速恢复二极管，直接测量变压器输出端电压，发现输出电压波形为，最大20V、最低-20V的类似交流电压周期波形；
问题是：
在并没有接负载的情况下，给输出端1000uf/16v电解电容间歇性持续充电，为什么电压不能达到TVS二极管限制的15V，而是限制在8V左右？

2016-10-15 23:30

以前我也用3843做过BUCK和BOOST，很好用啊，你发个图看看有没有错

2016-10-16 16:15

本帖最后由 newplayer123 于 2016-10-16 16:19 编辑

yytda 发表于 2016-10-15 23:30
以前我也用3843做过BUCK和BOOST，很好用啊，你发个图看看有没有错

又量了变压器输出端的二极管的正负极对地的电压，波形如图：
可以看到正极电压在一个周期波形的很多点已经达到15V，但是一个周期负极电压只在一个点达到15V，其他点最高为12V左右，这个波形正常吗？
二极管是不是压降有点大？
另外，即便是这个波形电压给电容充电，电容电压是不是也应该达到15V？
稍后把原理图穿上来。
两个图的波形分别为变压器输出侧的二极管的正极对地的电压和负极对地的电压波形。
两个图都是把变压器输出侧的电容去掉的情况下抓取的波形。

2016-10-16 18:48

本帖最后由 newplayer123 于 2016-10-30 13:25 编辑

yytda 发表于 2016-10-15 23:30
以前我也用3843做过BUCK和BOOST，很好用啊，你发个图看看有没有错

原理图如下：
变压器输出侧给3843供电的部分没有贴出来，板子上也还没有焊接这部分相关元器件

2016-10-17 14:00

自己顶一下

2016-10-18 22:33

电流环检测接口是否应该是RC积分电路才是，但是你却没有搭建积分电路

2016-10-18 22:36

你的R18电流检测电阻阻值过大！

2016-10-20 14:42

何海波发表于 2016-10-18 22:33
电流环检测接口是否应该是RC积分电路才是，但是你却没有搭建积分电路

积分电路怎么搭？在哪搭？

2016-10-20 14:43

何海波发表于 2016-10-18 22:36
你的R18电流检测电阻阻值过大！

谢谢您的建议

2016-10-20 15:11

R15 = 222 这个阻值太小，导致反射电压太低。

建议加大这个电阻的阻值

2016-10-20 15:13

你可以尝试一下
其他零件的参数不变
增加R15的阻值，输出电压肯定会变大。

2016-10-20 16:16

123654789 发表于 2016-10-20 15:11
R15 = 222 这个阻值太小，导致反射电压太低。

建议加大这个电阻的阻值

谢谢您的建议

2016-10-20 16:23

123654789 发表于 2016-10-20 15:13
你可以尝试一下
其他零件的参数不变
增加R15的阻值，输出电压肯定会变大。 ...

谢谢

2016-10-20 23:33

本帖最后由晓默儿于 2016-10-20 23:38 编辑

用图说话：
根据3842特性：时钟频率f=1.72/(10k*1000nf)=172Khz，折算周期T=5.8us
图示的示波器我并不太熟，只能跟着感觉去分析，找准关键点，你的示波器波形是输出整流二极管Dido两端电压波形
那么特性有：
1，3845驱动为低时，一次侧管子MOS截止，二次侧Dido导通，故Dido两端电压几乎为0（忽略导通压降），所以我在波形
图里画了个圈圈是想确认那个是示波器该通道的参考地
2.如果1的假设地成立，当3845驱动为高时，一次侧MOS管导通，二次侧Dido截止，其阴极K端对阳极A端电压为输出电容电压加上
二次侧线圈电压，极性为正。反之为负，从你的波形图可以猜测你测试的是A端相对于K端的电压波形
3.根据2的猜测可以从波形图中取出两个特征点，两次关断一次导通，画出驱动后测量驱动周期在5到6个us,与计算基本吻合
4.根据3的判断，驱动关断时二极管电压表现正常，但驱动导通时二极管的电压不对，当然你熟悉的话可以先画出或者找到驱动导通时
二极管的电压波形来指导。
QQ截图20161020225216.png

（回过头来想了下）从上面波形里看你的驱动Duty打的很大才对，但是据分析你应该是空载，且输出电压处于欠压，那么上述对驱动的分析肯定有问题

我找了下自己盘子里，还剩点图，贴出来凑合分析下，

绿色的可以拿来当做二极管，比对你的测试波形，我又想了下，驱动关断时你的Dido电压先是为0，然后开始震荡，接近一个
周期后又为0，再震荡，那么这个过程里面比对上述波形，我猜测应该是：
驱动关断，Dido电压为0，此时输出传输能量，接近1us,能量耗完，Dido上电压进入阻尼震荡，直至快一个周期结束，又打一个
驱动，但我想应该是你示波器的问题没抓住这个瞬间，这么分析，你的驱动duty很小，这样分析才有点道理，这也解释了输出
欠压的问题，导通时间太短，不足以维持能量输出，那么分析到这里，你该去考虑驱动的问题了……
QQ截图20161020232150.png

题外话：
1，建议排查问题时从基本入手，测量3843工作是否正常，诸如时钟信号，Vref信号等是否正常
2.楼主做24V转15V用了隔离变压器，但输出电压采样又没有隔离，是不是有什么考虑？
3.用BUCK就简单些，不过驱动的参考是个问题，这个算不算2的解释？

2016-10-21 09:07

晓默儿发表于 2016-10-20 23:33
用图说话：
根据3842特性：时钟频率f=1.72/(10k*1000nf)=172Khz，折算周期T=5.8us
图示的示波器我并不太熟 ...

先谢谢您的回复，坐下来慢慢学习

2016-10-23 16:41

本帖最后由 newplayer123 于 2016-10-23 16:56 编辑

晓默儿发表于 2016-10-20 23:33
用图说话：
根据3842特性：时钟频率f=1.72/(10k*1000nf)=172Khz，折算周期T=5.8us
图示的示波器我并不太熟 ...

抱歉，我是新手，如果有低级的问题请您包含。
请问您是说开关管导通时间过短导致能量传递不够吗？
如果是的话，是不是要调整3843的4脚和8脚之间的电阻电容来改变导通时间的占空比？我抓了3843的输出脚6脚的波形，如图：这是6脚对地的电压。从图上可以看出导通时间应该为约93%。

2016-10-23 18:58

123654789 发表于 2016-10-20 15:13
你可以尝试一下
其他零件的参数不变
增加R15的阻值，输出电压肯定会变大。 ...

R15增大到6.6K后，C10电压增大到8.8V；
R15增大到8K后，C10电压增大到9.1V；
R15增大到9.4K后，C10电压增大到9.21V；
R15增大到14.7K后，C10电压又回到8.25V；

2016-10-23 22:09

本帖最后由晓默儿于 2016-10-23 22:12 编辑

newplayer123 发表于 2016-10-23 16:41
抱歉，我是新手，如果有低级的问题请您包含。
请问您是说开关管导通时间过短导致能量传递不够吗？
如果是 ...

哈哈，我也不是老司机
驱动打这么大输出电压都没上去啊，不过并不能单纯的理解为，驱动越大，输出电压越高，因为驱动太小时原边储存能量不够，传递出去的不够，驱动太大时原边储存的倒是够了，但用来传递的时间太少，也有可能出现输出电压不够的。
看了下你的电路图。
电压环反馈设计的有问题吧。采样电阻（R19，R21）的阻值对吗？反馈网络（R20）不要用这种纯R的，配合RC的来做。翻翻3842的Datasheet多想想。

2016-10-24 08:51

晓默儿发表于 2016-10-23 22:09
哈哈，我也不是老司机
驱动打这么大输出电压都没上去啊，不过并不能单纯的理解为，驱动越大，输出电压越高 ...

anyway, thanks a lot

2016-10-24 09:05

R15增大到14.7K后，C10电压又回到8.25V；

你这次测试有错误（或者你的负载变重）

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