之前接触的一个项目,要求使用非隔离电源(节省成本),正巧我之前有做过基于LNK306DN芯片的非隔离电源设计图纸,于是就直接拿来用了,结果今天上电之后,发现样机在不断的重启,瞬间头疼。
首先拿来示波器,对电源的输出进行检测~发现输出5V持续3s之后就会掉电到0V,然后1s左右会重新恢复成5V,周而复始。
这个时候还没什么头绪,但是由于我的样机上电后会自动有一段语音播报,所以在反复测试的时候发现,掉电基本都是在语音刚开始播报的时候出现的,所以这个时候就有了一个大胆的猜想,由于语音芯片需要推动喇叭进行播音,那个时候功耗会增加,使芯片过载了,所以触发了芯片的保护机制,于是芯片停止工作,掉电,1s左右芯片复位,重新工作,周而复始。。。。
那也就是说我电路设计的有问题!首先立马和规格书对比,规格书上的图贴出来如下。反复对比了之后感觉自己的设计并没有毛病啊,只是改了反馈电阻来修改输出电压罢了,不应该出问题的。而且我去查了我所用的电感的规格书,标称是360mA的,而LNK306的标称输出也是360mA的耐流,所以电感的耐流值也是没问题的。另外我又算了一下我整机各个模块的功耗,应该达不到5V 360mA的程度。后来经过仔细对比,发现D1所用的二极管不是普通的4007二极管,而是UF4005,在嘉立创上可直接搜ES2J二极管,对应的就是这个,这是一款快恢复/超快恢复二极管,所以很有可能问题就出在这里了,于是四处搜寻物料,最后从一个demo板上拆下来一个ES2J换上,果然解决问题,不再反复重启了。
经过仔细查看规格书,发现功率处理级由LinkSwitch-TN、 续流二极管D1、 输出电感L1及输出电容C2构成。 选用LNK304器件使电源工作在极度非连续工作方式(MDCM)。 对于此极度非连续的工作方式, 二极管D1采用反向恢复时间(trr)约为75ns的超快恢复二极管。 而对于连续工作方式(CCM)的设计, 建议使用反向恢复时间(trr)小于等于35ns的二极管。 电感L1为非定制标准电感, 具有适当的RMS电流额定值(要满足温升要求)。 电容C2是输出滤波电容, 其主要功能是限制输出电压纹波。 输出电压的纹波最主要取决于输出电容的ESR而非电容的容量。
通过丢开关周期的方法来维持输出电压的稳定。 当输出电压上升时, 流入FB引脚的电流增加。 如果此电流超过IFB值, 则随后的周期就会被丢掉, 直到此电流低于IFB值时才会有周期执行开关操作。 因此, 随着负载的减轻,会有更多的周期被丢掉。 而当负载加重时, 只有很少的周期被丢掉。 如果在50 ms期间没有任何周期被丢掉,LinkSwitch-TN(限于LNK304-306)会进入自动重启动状态以提供过载保护, 并将平均输出功率限制在最大过载功率约6%的水平上。 所以说最初在一个非常低功耗的芯片上使用该电源的时候并不会重启,是因为功率还未达到6%的水平,而现在整板使用该电源供电,功耗略高,虽然还达不到额定功率时,但是已经超过了6%,于是就会重启,与我们的现象对应上了。
基于最低的整体成本选择LinkSwitch-TN器件、 续流二极管以及输出电感。 一般来讲, MDCM工作方式可以使成本最低, 同时实现最高效率的转换器设计。 CCM工作方式在任何情况下都需要较大的电感及超快恢复续流二极管(trr≤35 ns)。 在MDCM工作方式中选用较大型号的LinkSwitch-TN, 相对于在CCM工作方式下使用较小型号的LinkSwitch-TN, 其成本更低。 因为在CCM设计中外围元件增加的成本更高。 但是, 如果要求输出电流更高,就要按照下述的应用指南使用CCM工作方式。本次设计中就采用了CCM设计,目的是能输出更高的电流,所以采用ES2J二极管,trr为35ns。