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本帖最后由 思睿达小妹妹 于 2023-6-7 11:52 编辑
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文章概述
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日常生活中，我们经常会接触到充电器/电源适配器，在使用过程中会遇到一些问题，比如输出电压异常、输出纹波过高、EMI传导不过关等情况，我们该如何解决呢？本文就给大家提供我们的解决思路，敲黑板划重点啦！
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7 I+ ^: H0 ~+ \【应用】小家电/灯具/适配器/充电器等
, L( X+ F* m! p" D* }1 ?' }【规格】12V2A
" Z- L+ m/ R, q) r0 |【控制IC】CR6900SL
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9 ?# k$ d5 |0 e- n( d& a9 X1 u以下图片为测试样机图片：: N* q3 E- _# J/ n1 k
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+ c* {8 Y, S# s8 Y' K6 yCR6900SL 12V2A样机图片 & ]6 p+ ]# C K. E( w+ m8 S& C
关于CR6900SL- k) U0 j6 V; y5 t3 t% l5 N: B
7 V8 X$ d3 e1 S; G: P5 ?
CR6900SL是一款高集成度、低待机功耗的CCM+PFM混合电流模式PWM控 制开关。CR6900SL轻载时会降低频率，最低频率22kHz可避免音频噪声。CR6900SL提供了完整的保护功能，如OCP、OTP、VDD_OVP、UVLO等。软启动功能可以减少系统启动时MOSFET的应力，前沿消隐时间简化了系统应用。通过频率抖动和软驱动电路的设计，降低开关噪声，简化了EMI设计，CR6900SL OVP电压高达56V，提供更宽的VDD工作电压范围。CR6900SL提供SOP-8L的封装。
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主要特点3 p5 u1 {% V& o; l K
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● 较低的启动电流 (大约5μA)( a4 j8 w( }" N6 f7 I" R+ V
● 全电压范围待机低于75mW
, a& O+ z, y* n; r5 [● 满足六级能效标准
( g5 d/ r% E! L● 内置软启动减少MOSFET应力$ O7 Y3 [$ F3 R5 c& p. j2 A5 r
● CCM+PFM控制模式* e1 x! ~* S% t. T3 O
● 内建同步斜坡补偿，消除次谐波震荡
! u# F, ]6 \$ h; u/ {● 内建频率抖动功能，降低EMI/ E2 c& g" }8 |2 H5 z; O) k
● 内置65kHz开关频率
* Y5 p% J, [) K( w" n; H- l● 轻载降低工作频率
4 }& o4 u6 n4 O2 g( O( a● 内置输出二极管短路保护
& {5 G* o$ z: O3 n$ \4 v● VDD过压保护功能, R& z& w4 K$ t& C4 c6 D$ I# q
● 内置前沿消隐电路
! S2 i2 ?% z$ Q$ {● 内置过温保护: b+ ~5 H% a u( a# n, J
● 过载保护
7 Q6 w ?! o3 V7 H● SOP8-L绿色封装6 \# }" | M, ]+ A% a
% w# L5 v T5 i5 r U& p4 K9 L基本应用
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& c& l5 K. m7 s1 q5 x+ a0 ] A● AC/DC适配器
+ u- X+ P v) `6 B5 a* l● PD电源适配器) O8 P6 q0 I' g. |
● 充电器# \2 B1 D' M( N* w7 A% J2 _
● 存储设备电源
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4 h0 m4 C! }5 Z! J6 Y0 f典型应用" M% r- A0 `6 A% ]! m [5 D
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管脚排列
7 B. d: s2 {. U管脚描述% ^8 T; k1 y/ Q6 c4 X8 X) }1 x5 G. _
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; F. P$ i$ i& X
【问题描述】4 a' L8 l5 k9 ~4 s
3 e6 Q" c5 |" K+ W% V& P2 H输出电压异常、输出纹波过高未达理想值、EMI传导不过关。以下是未优化时的测试图片：. V9 ^0 p, E/ P" t% E
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输出异常空载电压在3V-4V之间跳动 , F% X: b9 ~) \6 B
未优化前AC90V时的输出纹波
0 U% f/ T- c& X( i9 i未调试前EMI传导超了3个db / ~: [; s; A( f2 U# f+ T
【解决思路】+ r) Z) T- B* K5 e- `
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开关电源输出电压异常可能包括以下几种情况：* R W' x. b- c) g9 ^9 [
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1、输出电压过高或过低：这可能是由于反馈回路失效、电压参考源损坏等原因引起的。可以检查反馈回路、电压参考源和电压调节器等元件，重新连接或更换故障元件。/ A5 {: l& l7 b4 D7 [- {/ ]! s
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2、输出电压波动较大：这可能是由于输出滤波电容不足、负载电流变化较大等原因引起的。可以增加输出滤波电容、电感等元件，稳定负载电流来改善输出电压波动情况。' S, W" ?, A& q* D+ O& H
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3、输出电压启动时闪烁或过渡不稳定：这可能是由于开机过程中电容充放电导致的。可以通过增加启动延时电路或启动控制电路来解决。
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. b" [/ t& p9 `; ]开关电源输出纹波过高的解决思路一般包括以下几个方面：
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1、增加输出滤波电容：输出滤波电容越大，可以更好的降低输出纹波。在设计电源时，需要根据负载特性和所需输出纹波水平进行选择。
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6 I2 t, d- T) O$ Y7 I2、修改负载电流：输出纹波与负载电流密切相关，增加或减小负载电流都可能影响输出纹波。可以通过调整负载电流大小或稳定负载电流的方法来降低输出纹波。
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3、优化布局：尽量避免高频信号干扰开关电源，加强屏蔽措施，增加线束距离等措施可以有效降低输出纹波。
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& i0 B N/ J5 @/ Q" S4、提高开关频率：开关频率直接影响输出纹波水平，提高开关频率可以有效降低输出纹波。但是，过高的开关频率也会导致开关损耗和EMI问题。5 I8 \- p/ l) w" V6 f- [$ w5 t
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5、使用滤波器：为了进一步降低输出纹波，可以使用额外的滤波器电路，如LC滤波器、RC滤波器等。
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开关电源EMI传导改善的思路主要包括以下几个方面：
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! M) r: K( }. U3 B7 ]( t7 Z1、优化布局：尽量避免高频信号干扰其他电路。例如，在布局时应该将交流输入端和输出端分开放置，且尽量远离敏感电路。同时还可以增加地线走线距离、添加电容等措施来降低噪声。
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; h5 h& ]3 N8 ?8 U2、修改变压器：通过优化线圈布局，选择合适的结构，通过改变变压器绕法来改善线圈布局对于EMI传导影响很大。当线圈周围缠绕数目增多时，会导致磁场干扰和漏磁辐射加剧。因此，在设计变压器时可以采用多层线圈或者交错线圈等方式来降低漏磁噪声。* {6 y# d1 c7 W# d
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3、增加滤波元件：在电源设计中可以使用额外的滤波器电路，如LC滤波器、RC滤波器等。这些滤波器可以有效地滤除高频噪声，降低EMI辐射和传导噪声。, [7 r0 i9 j+ h! K
! X! P7 b! c# k) N4、选择合适的元件：选择符合EMC标准的元件。例如，选择带有EMC认证的电解电容器、电感等，可以有效减少EMI干扰和传导噪声。
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5、控制开关频率：通过控制开关频率来减少EMI辐射和传导噪声的发生。一般来说，低频率的开关电源会产生比高频率开关电源更少的EMI干扰。& x6 k& w2 ^" b6 M2 Y n9 o2 O- M1 O
4 B4 O2 n# h' c+ @6 a7 P" Y5 S【调通要点】2 o2 z* R1 {- H
. d( u+ q# ]7 s; Y1、电压异常，首先检查反馈回路是否出现问题，是否因元器件损坏或虚焊导致。检查完毕后电压在3V-4V之间跳动，怀疑是基准TL431出现问题，更换TL431。2 X; _9 O6 ?+ S- c2 B
: @ B) m; X; v4 R2、输出纹波过高，考虑成本原因，放弃增加额外的滤波器，通过增大滤波电容来改善输出纹波。
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- ~- e4 E* O# T L3 |: T [; {3、EMI传导测试不过关，通过更改变压器的绕法，增加铜箔屏蔽的方式来改善EMI。, K& ^2 L4 l' K0 D3 K- L4 K& X
. X* r" \5 r u+ @【最终结果】
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+ @; p$ z8 w; ] |! Z9 A通过调试后空载电压从原先的不稳定变为了稳定的12.2V输出。输出纹波从108mV变为39.2mV，满足了严格的输出纹波标准。EMI传导从原先超出标准3个db改为了留有3个db的余量，通过EMI传导测试。包括基本性能，基本波形等方面也能完全满足客户需求。以下是调试完成后的图片：6 o; K7 v5 {! z/ F) b4 o/ L4 D; J2 U5 p1 t0 R
* |* ~$ }0 m& {: r调试后全电压输入时输出电压稳定12.2V
( Z: b3 }( e# ?调试后输出纹波只有39.2mV 5 C- w4 L) }" T; O. A
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调试后的EMI传导测试报告 |
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发表于 2023-6-7 11:50:11
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