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基于LNK306DN设计的电源不断重启现象解析

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。

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谢厚林
LV.12
2
2023-02-02 10:32

不错的产品,注意噪声问题

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tabing_dt
LV.10
3
2023-02-04 20:41
@谢厚林
不错的产品,注意噪声问题

电源噪声的峰值幅度容易造成开关频率的上升沿或下降沿出现错误,设计时要注意一下。

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fengxbj
LV.8
4
2023-02-20 16:41

开关电源反复重启会不会是功率不足导致的,LNK306的电路设计比较简单

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htwdb
LV.5
5
2023-02-22 15:21

LNK306DN是不是电源的开关频率震荡导致的重启现象吗?/超快恢复二极管采用什么品牌的

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2023-02-22 21:39

 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

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新月GG
LV.9
7
2023-03-22 19:51
@fengxbj
开关电源反复重启会不会是功率不足导致的,LNK306的电路设计比较简单

看文章作者的描述,应该是器件使用错误,导致芯片以为电源过流保护了,导致芯片误保护,并不断重启。

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yujunice
LV.5
8
2023-03-22 20:06

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。

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2023-03-22 22:17

是不是需要对各个关键节点都需要做一次彻底的检测

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luck_gfb
LV.7
10
2023-03-22 22:40

这种非隔离的电源方案,非常适合应用在有MCU的产品中,做一个简单的辅助电源给MCU供电。PI的产品方案简洁,成本低,可靠性高。

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cmdz002
LV.5
11
2023-03-22 22:41

除了ESR对纹波有影响,电容的纹波电流的大小也可以考虑

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2023-04-13 14:57

LinkSwitch使用Buck电路实现非隔离的电源设计,无需光耦进行反馈。

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svs101
LV.8
13
2023-07-17 09:53
@cmdz002
除了ESR对纹波有影响,电容的纹波电流的大小也可以考虑

对于2.5W以内 的功率开发设计,可以省掉电路中的钳位电路元件,降低成本。

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2023-07-17 14:52

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

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xxbw6868
LV.9
15
2023-08-04 17:23
@快乐的小天使
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

电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

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飞翔2004
LV.10
16
2023-09-14 18:07
@xxbw6868
电感内电流波动大小和电感值成反比,输出纹波和输出电容值成反比。所以加大电感值和输出电容值可以减小纹波。

对减小开关电源的纹波,开关电源的PCB布线也非常关键。

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2023-09-14 19:08
@飞翔2004
对减小开关电源的纹波,开关电源的PCB布线也非常关键。

对于高频噪声,由于频率高幅值较大,后级滤波虽然有一定作用,但效果不明显。

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trllgh
LV.9
18
2023-09-14 19:20
@大海的儿子
对于高频噪声,由于频率高幅值较大,后级滤波虽然有一定作用,但效果不明显。

简单的做法是在二极管上并电容C或RC,或串联电感,而RCD尖峰吸收电路的设计原理基于电容和电感的特性。

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2023-09-14 22:18

输出电压的稳定是通过丢开关周期的方法来维持

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xxbw6868
LV.9
20
2023-10-10 19:13
@trllgh
简单的做法是在二极管上并电容C或RC,或串联电感,而RCD尖峰吸收电路的设计原理基于电容和电感的特性。

 RCD电路在电源中能够较大程度的吸收电阻,从而起到降低损耗的作用。

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