经典案例标准范例

模块短路功耗较大问题的分析报告

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页数：第1页共6页一：问题描述；

模块在输出带大容性负载（1000UF）时，短路功耗如下：

１，输入36V，短路功耗为：P功耗=0.22A× 36V=7.92w；

２，输入48V，短路功耗为：P功耗=0.22A× 48V=10.56w；

３，输入75V，短路功耗为：P功耗=0.22A× 75V=16.5w；

二：问题定位；

从问题描述中可以看到在输出短路时电路功耗是很大的。而为什么功耗有这么大，现做以下分析：

1，过流保护分析

此电路采用的是峰值电流保护方式，所以在输出短路时2843的6脚还有较小占空比的PWM输出，此为功耗大原因之一。

2，原边辅助电源分析

如图1所示，我做了以下实验：将R26（标记2）去掉，及去掉辅助绕组。开机启动能够正常工作（带1000UF 容性负载）。从以上实验可知道模块在正常工作情况下，即使没有辅助绕组也可以正常工作，所以在输出短路时辅助启动电路还是可以通过图1中标记1处的电路提供2843的VCC，所以电路的功耗会很大。此为原因之二。

图1

三：解决方案

由于电路的过流保护方式已定，我们只能在辅助电源处寻求解决的方法。

方案一：

由于图1标记１处电路的电流足够大以至于在短路时还可以提供足够大电流的ＶＣＣ，实验想法减小图1标记１处电路的电流及加大R27（标记3），实验证明R27加大到820欧姆的时候电路在不要辅助绕组的情况下还能够正常启动，再当加大到1K的时在不要辅助绕组的时候不能正常启动，说明标记１处电路的电流已经足够小了；但在此时加上辅助绕组之后电路也不能正常启动，波形如图2所示。由图2可以看出VCC在输出和辅助绕组电压建立起来之前提前掉下去了。解决的方法就是要求图1中C2（标记1）的电压保持一个较长的时间（注1），

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及图1中C2（标记1）电压保持时间T大于输出电压的建立及辅助绕组电压的建立时间T R。然后由辅助绕组提供VCC给7脚，电源才会正常工作起来。电容的电量公式Q=I×T=⊿U×C；由此可以看出加大电容Ｃ可以将时间T 延长。实验证明只有当电容加大到采用3个100UF/16V的钽电容时模块才能够正常启动工作（带1000UF容性负载），这样不仅成本增加了而且在此处根本放不下封装为D的三个钽电容。处于成本和电路版面面积有限的考虑此方案不可取。

图2

方案二：

用RC启动电路代替三极管启动电路，可以节省很多版面面积。更改后的电路如图3所示：

图3

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同样RC启动在电路的启动过程中需要C上的电压保持时间T大于输出电压的建立及辅助绕组电压的建立时间T R，然后由辅助绕组提供VCC给7脚，电源才会正常工作起来。由电容的电量公式Q=I×T=⊿U×C；看出解决的方法有两种一是加大电容C，二是加大⊿U。

（一），加大电容C；

实验证明只有当电容加大到采用3个100UF/16V的钽电容时模块才能够正常启动工作（带1000UF容性负载），及是说在此时刻T＞T R。。此时短路功耗在输入高低压时都非常小（输入电源基本没有电流显示）能够达到客户要求。其开机启动波形如图4所示。

图4

显然加大电容后成本会有很大提高，并且模块版面有限能否有面积放下三个钽电容有待考虑，所以此方案有待确认！

（二），加大⊿U，用3842替代2843

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表1

如表1所示3842的典型启动电压为16V ，截止电压为10V ，⊿U 1=6V ；而2843的典型启动电压为8.4V ，截止电压为7.6V ，⊿U 2=0.8V ；显然⊿U 1 ﹥⊿U 2并且⊿U 1=7.5⊿U 2 ，由电量公式Q=I ×T=⊿U ×C 可知电容C 可以减小7.5倍。这样可以节约较大的成本而且版面有足够的空间。但由图5的变压器设计示意图和表2的变压器的电气参数表发现；由表2中红色部分知道辅助绕组与输入绕组的匝比为8比9；现输出电压为12V ，通过计算辅助电源电压为10.6再减去一个二极管的压降此时VCC 就达到了3842的截止电压。所以此方法需要对变压器的辅助绕组匝数进行调整。

N1B Φ0.12 X 2 20TS

4

1

N2 Φ0.10 X 2 8TS

2

N1A Φ0.12 X 2 20TS 3N3B Φ0.18 X 3 9TS 56

87

N3A Φ0.18 X 3 9TS

图5

NO. 名称 测量端 测量值 测试条件 测试仪器 1 电感量 漏感量 L3-4 Lk3-4 35uH ±5% f=100KHz Vos=1V 1061 LCZ

2 ≤1μH

100KHz 1V

PIN1-2，5-8短路

3 匝 比 N1:N2:N3 20:8:9 20KHz 1V

4 直流电阻 3-4 ≤250m Ω 在25℃时测量

CH502 5 绝缘电阻 N1,N2对N3 ＞100M Ω 500VDC CS2676C 6

抗电强度

N1,N2对N3 1500VDC 1mA 、1min CJ2671 绕组对磁芯

500VDC

1mA 、1min

CJ2671

表2

四：结论

1， 要想将LVTB15S4812的短路功耗降低，可行的解决方案只能采取方案二的两种方法:

如果采用第一种方法，优点：不需要改动变压器，周期短。

缺点：需要三个100UF/16V 封装为D 的钽电容，这样成本比较高，版面空间可能会不

够；同时用RC 启动之后功耗较大，效率会降低。

如果采用第二种方法，优点：电容的容值可以减小7.5倍，可以降低很大成本，版面也有足够空间。

缺点：需要改动变压器，周期长了，同时换用3842的方案由于启动电压高了，功耗

也会较大，效率会降低。