一款65瓦 QR 模式的反激芯片采用 NCP1380 - 4

在21电源前几期 DIY 活动学到了技术，今天尝试做一个 QR 的反激，由于经验不足，所以原理图和 PCB 可能会很粗糙，希望能得到各位老师的指点和帮忙。...



本文作者：maileyang

本案中的部分公式来源：

▪ 《开关电源 PSPICE 仿真和实用设计》

▪ 《采用 FPS 的反激式隔离 AC-DC 开关电源设计指南》

▪ 《精通开关电源设计》

参数：

▪ 输入：90Vac-270Vac
▪ 输出：19V/3.4A
▪ 输出功率：65瓦
▪ 输出纹波：1%
▪ 效率预计：80%

又折腾了一上午，对于极低轻载噪音几乎没招。根据手册上 VCO 模式下没有钳位开关频率，0.3%-1%这个范围内明显能听到噪音。首先变压器没有含浸，另外在 VCO 模式大约在 0.25A，220V 时会停止工作。然而在 90V 是正常的。在 220V 只要高于或低于 0.25A，都能正常工作，另外在进行负载阶跃测试，也会停止工作。

想到辅助绕组只用了一根 0.4mm 的线，因此我怀疑与磁芯耦合有关系，等会用多股并绕辅助绕组，另外还提高一匝，现在电压是 15 .2V，再来看看在 220V 是否还会出问题。

这个 IC 的最高电压值高达 28V。目前是极低轻载 IC 会将频率降低到 20KHZ 以下，能听到叫声。

还有一个问题就是满载到空载切换，反复几次就无输出了。从变压器耦合的角度也考虑了。我将辅助绕组用4根细线并绕，铺满一层，VCC 电压异常的稳定。加大整流后的第一个电容到 220uF，依旧在切换负载时会停止输出。

为什么在 110V 电源工作完全正常？

各种负载阶跃，各种短路自恢复，效率86.5%，到了 220V 才出问题。我还投病无门时还把 TL431 换了，随便给 IC 加了 104 103 去耦电容，⊙﹏⊙b汗。

我感觉应该是这样的：
NCP1380 在极低轻载时进入 VCO 模式，同时开关频率也非常低，此时辅助绕组耦合得到的电流非常小，而且我用的二级整流中第一个电容才 4.7UF，我应该尝试加大这个电容值，然后在输出端接假负载。这样也就解释了为什么在 110V 时能正常切换，而高压时切换时候就不正常了。

因为在 110V，初级电流稍微大一些，磁芯中的磁通能力也要比在 220V 时多一些，所以 IC 的供电电路辅助绕组因此耦合到的电流也较少，应该是这个方向。

FAN6300 的板子弄起来了，我看了下波形，大约从50%的负载开始就进入第一个谷底导体了，这也没办法，这个芯片限制了频率。在满载时候开关频率大约在 60-70K 之间，效率和 NCP1380 相当，关键是轻载没了噪音。常规测试基本 OK。

我昨天写了一篇关于这个芯片 DEBUG 的日记，我发上来。（波形稍微在上，昨天一个示波器的探头被我弄坏了，然后我又买了一个稍微好一点的示波器，普源 DS2072，70M 的那款，看起来要比 DS1102 这个好一些，新示波器到了上波形图）

首先, 组装元件后检测短路和一些常规测试后发现没有问题就通电测试，当然首先连接了短路保护的灯泡。

发现没有额定输出的 19V 电压，示波器 MOS 的栅极波形发现只有几个脉冲中断了。放慢示波器的扫描时间大约到 50ms 观察到芯片 VDD 引脚上的电压波形为三角波，好样的！又是工作电压没有起来，下面就开始对于 VDD 电压的探索过程。

我通过阅读 IC 的数据手册得知这个芯片的电压开启关系：VDD 电压达到 16V 后芯片开始工作，电压下降到 10V 后 PWM 关闭输出，电压继续下降到 8V 后 IC 全部停止工作。这就是 IC 欠压锁定的过程，一些常规的 IC 只有两个门限，一个是开启，一个是关闭，但这个搞出了3个电压的关系。好吧，其实我们真正值得关注就是 16V-10V，不要搞的那么复杂。

基于以前的成功经验，我在原理图设计时候给予 VDD 电压二级整流，第一个电容用的比较小，只有 4.7UF，后面一个稍微大一些，47uF。OB2269 和 NCP1380 等 IC 都正常启动了，但是唯独这个不行。让我感到诧异的由于这个芯片的直接连接到 HVDC 的，然后内部一个电流源给 VDD 的电容充电，我通过一个 180K 的电阻连接到 HV 脚，VDD 端只有一个 4.7UF 的电容，所以电容的电压上升的速度非常快，利用示波器两个通道可以看到，三角波和栅极波形的输出，就像占空比调制一样，在次级居然输出了 8V 的电压，我情不自禁的笑了，哈哈。

但我没有被这个现象迷惑，我开始了思考。从数据手册来看在 IC 启动阶段需要的电流达到 5mA，而从 16V-10V 之间，如果用 4.7uF 存储的电荷量有限，如果一级电容支持 IC 工作的时间有限，然二级电容和辅助绕组的整流电压还未到位，显然就是启动失败了。

首先我从整流电路上开始动手，检测两个二极管的性能，确然没有问题，检测短路锡桥是否存在，但问题没有排除。

尝试加大 VDD 引脚的电容到 47uF，我的想法是即使启动的时间长一些，这样 IC 获得电流的时间也长一些，给予辅助电压建立的时间稍微长一些。但是故障依旧，栅极驱动波形依然与三角波同步。我开始思考芯片还有那些可能锁死的原因，继续啃数据手册，令人比较郁闷是仙童的 FAN6300 的数据手册居然不能让人复制里面的内容，有些单词实在是不认识的话，只有一个字母一个字母敲到 google 去翻译。看了一会手册我了解到下列几个锁死 IC 的可能：

A 反馈开环保护，若 FB 引脚大于 4.2V，锁死。
B HV 电压低于 27V 锁死
C 谷底检测电压高于 2.5V 锁死
D 峰值电流限制
E 过温度

我就上面几个原因逐一排除，反馈部分在初级的极点电容光耦，次级的 TL431 各个元件的连接，貌似没有问题。HV电压不可能低于27V。难道是输出电压过电压？

谷底检测我设计到 2V，对于辅助绕组的16V电压，上桥是 180K，下面是 24K，已经留出了足够的余量。显然没有问题，检测 CS 引脚到 RSEN 的线路，确实没有问题，过温可以排除。这时候我留意到一个现象，在把 VDD 的电容加到大后，接入 AC 电源能明显看到输出端电压达到 22V，然后电压逐渐下降。

我把示波器挂在 DET 引脚上，抓 DET 引脚上电瞬间波形，我发现 DET 电压不断变大在达到 2.5V 后波形消失，想必就是因为过压保护了。然后 IC 锁死输出，等待 VDD 电压再次上升到 16V。但是我已经排除了这个部分的分压电阻网络的取值问题，那到底是什么问题？

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