在电力电子领域，如何调试开关电源？

开关电源调试是指根据设计的输入输出规格对其电器性能、保护功能等进行调试。调试开关电源主要调试低压高压工作状态、输出电压是否稳定、带载能力等。在电力电子领域，开关电源以其高效率、小体积等优点得到广泛应用。然而，开关电源的调试工作却是一项复杂而细致的任务。

在调试前，首先需要检查开关电源的所有元件是否已正确安装，焊接点是否牢固，以及是否有短路或断路现象。此外，还应准备必要的调试工具和仪器，如万用表、示波器等，并确保这些工具处于良好的工作状态。

(1)输入电压调整：根据开关电源的设计要求，调整输入电压至规定范围，并观察电源的工作状态。

(2)输出电压调整：通过调整开关电源内部的电位器或其他相关元件，使输出电压达到预定值。在此过程中，需密切关注输出电压的稳定性。

(3)负载调整：在输出端接入不同负载，观察开关电源的输出电压和电流变化，以确保其在各种负载条件下均能正常工作。

在电子设备的研发和生产过程中，开关电源的调试是至关重要的环节。然而，在这个过程中，常常会遇到一些问题。今天，我们就来盘点一下开关电源调试时最常见的 10 个问题，希望能对您有所帮助。

问题一：输出电压不稳定

输出电压不稳定是开关电源调试中最常见的问题之一。这可能是由于反馈回路故障、输入电压波动、负载变化过大或者电源内部元件参数漂移等原因引起。解决这个问题需要检查反馈回路的元件是否正常，优化输入滤波电路，以及合理设计负载匹配。

问题二：输出纹波过大

输出纹波过大可能会影响到电子设备的正常工作。造成这一问题的原因可能是滤波电容容量不足、电感参数不合适、开关频率设置不当或者 PCB 布线不合理。可以通过增加滤波电容容量、优化电感参数、调整开关频率以及改善 PCB 布线来解决。

问题三：电源效率低下

电源效率低下会导致能源浪费和发热问题。这可能是由于开关管导通损耗过大、磁性元件损耗过高、驱动电路损耗大或者控制策略不合理等原因造成。解决方法包括选用低导通电阻的开关管、优化磁性元件设计、提高驱动电路效率以及改进控制算法。

问题四：电磁干扰(EMI)超标

EMI 超标会对周围的电子设备产生干扰，影响其正常运行。开关电源中的高频开关动作是 EMI 的主要来源。可以通过合理布局 PCB、添加 EMI 滤波器、优化变压器设计以及采用软开关技术来降低 EMI。

问题五：过流保护失效

过流保护失效可能会导致电源和负载损坏。这可能是由于过流检测电路故障、保护阈值设置不当或者保护电路响应速度慢等原因引起。需要检查过流检测电路的元件，合理设置保护阈值，并提高保护电路的响应速度。

问题六：过热问题

过热会影响电源的可靠性和寿命。造成过热的原因可能是功率器件散热不良、工作电流过大、环境温度过高等。可以通过增加散热片面积、改善散热风道、降低工作电流或者加强通风散热来解决。

问题七：启动困难

电源启动困难可能是由于启动电路故障、输入电容充电时间过长、软启动电路失效或者控制芯片工作异常等原因导致。需要检查启动电路的元件，优化输入电容参数，检查软启动电路以及更换有问题的控制芯片。

问题八：空载输出电压异常

在空载状态下，输出电压异常可能是由于反馈回路在空载时工作异常、变压器次级绕组漏电或者输出端存在寄生电容等原因造成。可以检查反馈回路在空载时的工作状态，修复变压器漏电问题，以及减小输出端的寄生电容。

问题九：负载调整率差

负载调整率差会导致输出电压随负载变化而大幅波动。这可能是由于反馈回路的增益不足、输出滤波电容容量不够或者电源的内阻过大等原因引起。可以通过增加反馈回路的增益、增大输出滤波电容容量以及降低电源内阻来解决。

问题十：短路保护问题

短路保护功能失效可能无法在电源输出短路时及时保护电源和负载。这可能是由于短路检测电路故障、保护动作阈值设置不合理或者保护电路响应不及时等原因造成。需要检查短路检测电路，合理设置保护动作阈值，并提高保护电路的响应速度。接下来，我们将对开关电源调试中的难点进行简要剖析，以期为相关人员提供有价值的参考。在高压或低压输入下开机，包括轻载、重载、容性负载等情况，以及输出短路、动态负载、高温等环境下，变压器和开关管中的电流可能呈现非线性增长。这种现象下，电流峰值变得难以预知和控制，可能导致电流过应力，进而引发开关管过压而损坏。

容易产生变压器饱和的情况包括：变压器感量过大、圈数过少、变压器的饱和电流点低于IC的最大限流点，以及缺乏软启动功能。针对这些问题，可以采取降低IC限流点、加强软启动等措施，以确保通过变压器的电流能够缓慢上升。在最恶劣条件下，如最高输入电压、最大负载、最高环境温度以及电源启动或短路测试时，Vds的最大值不应超过其额定规格的90%。为了降低Vds，可以尝试减小平台电压，这通常涉及调整变压器原副边圈数比。此外，还可以通过减小尖峰电压来降低Vds，这可以通过减小变压器漏感、调整吸收电路(如使用TVS管、较慢速的二极管或插入阻尼电阻)来实现。

IC温度过高可能由于内部MOSFET损耗过大、散热不良或IC周围空气温度过高所致。为了解决这个问题，可以增加变压器绕组的距离以减小层间电容，或者改善散热条件，例如增加铜箔面积并上更多的焊锡。同时，确保IC处于空气流动畅顺的地方，远离其他高温零件。

当电源处于空载或轻载状态时，可能会出现无法启动的情况，表现为Vcc电压在启动电压和关断电压之间反复跳动。这通常是由于空载或轻载时Vcc绕组的感应电压太低所致。针对这个问题，可以尝试增加启动电路的灵敏度或调整相关参数来解决。

启动后无法加重载，原因及解决办法：Vcc在重载时过高，在重载情况下，Vcc绕组感应电压升高，导致Vcc过高并触发IC的过压保护，从而引起无输出。为防止电压进一步升高损坏IC，需采取措施。

内部限流被触发

a. 限流点设置过低

在重载或容性负载时，若限流点设置过低，MOSFET的电流将受到限制，导致输出不足。为解决此问题，应增大限流脚电阻，提高限流点。

b. 电流上升斜率过大

电流上升斜率过大可能触发内部限流保护。为避免此情况，可在不饱和变压器的前提下增加感量。待机输入功率大现象：在空载或轻载时，Vcc不足导致输入功率过高和输出纹波过大。原因：Vcc不足会使IC频繁启动，高压给Vcc电容充电，造成启动电路损耗。若启动脚与高压间有电阻，其上功耗将增大，因此需选择足够功率等级的启动电阻。此外，电源IC未进入Burst Mode或Burst频率过高也可能导致问题。

解决办法：调节反馈参数以降低反馈速度。短路功率过大，输出短路时，输入功率过大和Vds过高。输出短路时重复脉冲多且开关管电流峰值大，导致输入功率过大。过大的开关管电流在漏感上存储过多能量，关断时引起Vds升高。此外，短路时可能触发OCP或内部限流保护使开关管停止工作。根据具体情况采取相应措施，如触发OCP进行保护或调整内部限流设置。

空载、轻载时的输出反跳现象，现象描述：在输出空载或轻载状态下，当输入电压被关闭时，输出电压(例如5V)出现。原因分析：关闭输入电压后，5V输出开始下降，同时Vcc也随之降低。一旦Vcc降至IC的关闭电压以下，IC将停止工作。然而，在空载或轻载条件下，电源中的大电容电压下降速度较慢，它仍然能够为高压启动脚提供足够的电流，从而触发IC重新启动，导致5V输出再次出现，形成反跳。