7-单输出AC-DC Adapter产品的调试手册规范

1单输出AC/DCAdapter产品的---调试手册规范---（封面）2目录1：功能结构总框图…………………………………………………………………32：项目的完整电路图………………………………………………………………53：规范的实验及步骤………………………………………………………………63.1:PFC实验及步骤……………………………………………………………………….63.1.1:PFC模拟直流开环实验…………………………………………………………….63.1.2:PFC实际直流闭环实验…………………………………………………………….83.1.3:PFC实际交流闭环实验…………………………………………………………….103.1.4:PFC自供电实验*…………………………………………………………………...133.1.5:PFC大信号动态实验……………………………………………………………….153.1.6:PFC整机实验……………………………………………………………………….153.2:DC-DC实验及步骤……………………………………………………………………153.2.1:DC-DC模拟开环实验………………………………………………………………153.2.2.DC-DC模拟电压型闭环实验………………………………………………………173.2.3:DC-DC实际电压型闭环实验………………………………………………………183.2.4:DC-DC实际电流型闭环实验………………………………………………………193.2.5:DC-DC小信号动态实验……………………………………………………………213.2.6:DC-DC保护实验……………………………………………………………………213.2.7:DC-DC大信号动态实验……………………………………………………………223.2.8:DC-DC整机实验……………………………………………………………………233.3:AC-DCAdapter的整机实验及步骤…………………………………………………..233.3.1:外供电的PFC闭环+DC-DC开环实验……………………………………………243.3.2:外供电的PFC闭环+DC-DC闭环实验……………………………………………243.3.3:自供电的PFC闭环+DC-DC闭环实验……………………………………………253.3.4:完整的Adapter整机实验…………………………………………………………..2631：功能结构总框图对于AC/DCAdapter项目，根据不同的要求可有不同的实现，因而就有不同的功能结构总框图，从目前的各种实现中，基本上可归纳成下面的四种：1）：既无PFC要求也无空载损耗要求的实现方案（功率小于50W的AC/DCAdapter），功能结构总框图为：表1：功能结构总框图#1中各单元的常用技术平台序号单元电路名称单元电路采用的技术01AC输入单元电路保险丝+热敏电阻+EMI滤波器02输入整流滤波单元电路全桥二极管整流+电容滤波03隔离DC-DC功率变换单元电路RCD吸收反激变换器04输出EMI滤波单元电路多为一个共模电感05DC-DC控制单元电路UC3842~UC3845峰值电流型控制06辅助电源单元电路启动电源+DC变压器辅助绕组电源07保护单元电路多为输出过压和过载保护2）：有PFC要求但无空载损耗要求的实现方案：（功率大于50W的AC/DCAdapter），功能结构总框图为：保险丝软启动EMIAC输入AC输入单元电路整流VgBoost功率级PFC控制Vb隔离DC/DC功率级DC-DC控制启动和辅助电源Vcc-p输出保护Vcc-pSDDC输出EMI驱动ZCIs驱动Is保险丝软启动EMIAC输入AC输入单元电路整流滤波隔离DC/DC功率级DC-DC控制辅助电源输出保护Vcc-pSDEMI驱动Is启动VgDC输出4表2：功能结构总框图#2中各单元的常用技术平台序号单元电路名称单元电路采用的技术01AC输入单元电路保险丝+热敏电阻+EMI滤波器02输入整流单元电路全桥二极管整流03PFC功率级单元电路用CCM/DCM边界的Boost变换器04PFC控制单元电路采用CCM/DCM边界控制（MC33462）05隔离DC-DC功率变换单元电路有几种DC-DC技术可用，如反激、正激和不对称半桥等06输出EMI滤波单元电路多为一个共模电感（或无）07DC-DC控制单元电路UC3842~UC3845峰值电流型控制08辅助电源单元电路启动电源+PFC电感辅助绕组电源09保护单元电路多为输出过压和过载保护3）：无PFC要求但有空载损耗要求的实现方案：（功率小于50W的AC/DCAdapter），功能结构总框图为：表3：功能结构总框图#3中各单元的常用技术平台序号单元电路名称单元电路采用的技术01AC输入单元电路保险丝+热敏电阻+EMI滤波器02输入整流滤波单元电路全桥二极管整流+电容滤波03隔离DC-DC功率变换单元电路RCD吸收反激变换器04输出EMI滤波单元电路多为一个共模电感05DC-DC控制单元电路需用低损耗可HV启动的电流型控制器，如低损耗的Topswitch或其它IC06辅助电源单元电路HV启动+DC变压器辅助绕组电源07保护单元电路多为输出过压和过载保护保险丝软启动EMIAC输入单元电路整流滤波隔离DC/DC功率级DC-DC控制辅助电源输出保护Vcc-pSDEMI驱动IsVgDC输出AC输入HV启动54）：既有PFC要求也有空载损耗要求的实现方案：（功率大于50W的AC/DCAdapter），功能结构总框图为：表4：功能结构总框图#4中各单元的常用技术平台序号单元电路名称单元电路采用的技术01AC输入单元电路保险丝+热敏电阻+EMI滤波器02输入整流单元电路全桥二极管整流03PFC功率级单元电路用CCM/DCM边界的Boost变换器04PFC控制单元电路采用CCM/DCM边界控制（MC33462）05隔离DC-DC功率级单元电路用CCM/DCM边界的反激变换器06输出EMI滤波单元电路多为一个共模电感（或无）07DC-DC控制单元电路低损耗可高压启动的CCM/DCM边界控制08辅助电源单元电路HV启动+DC变压器辅助绕组电源09保护单元电路多为输出过压和过载保护综观上面的四种实现方案，其技术平台并不多，只要将这些单元电路的选用、设计和实验都制订出规范，并进行严格要求，那么产品的设计和开发就会变得非常方便。下面将以方案#2为例，制订出它的一份调试手册规范。这份调试手册中规范了18个必须进行的实验以及每个实验的调试要点。只要按调试手册进行产品开发，就可做到产品的一次开发成功，它不仅能大大缩短产品的开发时间，而且还能积累大量的技术数据和技术文档，为公司建立相应的技术平台。2：项目的完整电路图本手册是一份一般的操作手册，所以就用功能结构子框图示意并规范相关的实验和步骤。实际上更细的操作手册完全可以按完整的电路原理图来分块各实验及步骤，所以在已设计完具体项目后，在本单元中可贴一份完整的电路原理图，有了它，再结合功能结构总框图以及后面介绍的各实验，你自己就可以制订出一份更细、更具体的操作手册。这样的一份手册是规范开发人员工作的最好的手段和工具。保险丝软启动EMIAC输入AC输入单元电路整流VgBoost功率级PFC控制Vb隔离DC/DC功率级DC-DC控制Vcc-p输出保护Vcc-pSDEMI驱动ZCIs驱动IsHV启动辅助电源SD-PFCZCSD-PFCDC输出63：规范的实验和步骤3.1：PFC实验和步骤在本单元规范的实验中，可有两种做法：一种是将保险丝、热敏电阻和EMI滤波器先排除在实验电路之外，直接将AC输入加到整流桥的输入，然后再接Boost功率级和电阻负载，所有实验做完后，再将AC输入单元电路接于AC输入和整流桥之间作一测试；另一种做法是将设计好的AC输入单元电路接上后，再做所规范的各实验。这种做法要求所接的EMI滤波器不会影响BoostPFC的低频动态性能，仅稍稍影响一些效率而已。对于平台基本成熟的公司，这个要求应当能保证，所以可以采用第二种方法。下面规范的实验是按第一种方法约定的。3.1.1：PFC模拟直流开环实验一：实验目的：1：验证BoostPFC功率级的参数设计；2：对BoostPFC功率级的稳态性能（如效率、体积、成本等）进行优化与折中；3：对BoostPFC功率极的Layout和开关过程进行优化；4：对BoostPFC功率级元器件的稳态应力进行优化。二：实验线路图三：实验原理：1）：对于给定的一个工作点（obgIVV,,），调节通用控制电路的驱动输出至要求的开关频率和工作占空比，使BoostDC-DC的工作状态为CCM/DCM边界，进行效率测试和主要点波形测试；2）：改变工作点至规定的其它值，重复上述实验和测试；四：实验准备：1）：仪器和设备：高压直流电源一台（输入电压从0~400V可调）；高压电子负载一台（电压400V）；数字电压表2只，数字电流表2只；示波器一台，高压探头1~2个、普通探头若干，电流探头一个；直流控制电源一台；通用控制电路一块。2）：理论准备：在实验前，需先计算出每一个要做实验的工作点所对应的满足CCM/DCM边界工作状态的工作占空比、开关频率。考虑这个AC输入单元电路被短路整流VgBoost功率级通用控制VbVcc-p驱动电流滩头AAV输出地电子负载V直流电源输入地7实验主要在于优化设计参数、可将实验的负载规范为三个：即20%maxoI、50%maxoI和100%maxoI；输出电压规范为BoostPFC的稳压值（如：VVo380）；输入电压规范为输入低限、输入标称和输入高限（如对于宽范围输入，可规范成四点：VVin125、VVin168、VVin322和VVin371，这四点分别对应于90V、120V、230V和265V的交流输入）。下面是要计算的表格：表格5：计算工作点的占空比和开关频率的表格OperatingpointCalculatedvaluePracticalvalueLoadInputvoltageDutySwitchfrequency(kHz)DutySwitchfrequency(kHz)20%maxoIV125V168V322V37150%maxoIV125V168V322V371100%maxoIV125V168V322V371计算公式：ogVVD11，ogsIVLDf21其中：L为BoostPFC中的电感，已根据设计规范设计，这里需用其实测值。五：实验步骤：第一步：仔细安装功率级如还未绘制PCB，则可按照下列原则装配该功率级：MOSFET、二极管和输出电容的回路要尽量小；输入端、输出端分别接上一对香蕉插头，以便连接；驱动、电流取样和电压取样等，宜用专用插座，以便控制电路的连接；功率元器件及散热器的安装要考虑更换的方便；外加一个风扇。如已有PCB，则可先安装PFC部分的功率元器件。第二步：检查通用控制电路通用控制电路接上外部辅助电源，观察其输出的驱动波形；1）在本实验所需的频率范围内固定一个开关频率，连续调节占空比，观察驱动波形，应正常无抖动；2）重复2）至其它开关频率，直至完成整个频率范围内的观察；3）将驱动接到实际MOSFET的GS两端，重复2）和3）。第三步：开环调试CCM/DCM边界工作的DC-DCBoost功率级1）：按实验线路图接好仪器设备和电路；82）：先将负载调为半载，即50%maxoI，调好输入低限和输出标称电压时的开关频率和工作占空比；3）：开启直流电源，慢慢调高输入电压，同时用电流探头观察电感电流波形、用输出电压表观察输出电压，当输入电压接近低限时，应仔细观察输出电压，保证不要超过稳压值，此时可对占空比和开关频率进行微调，使之同时满足下列三个条件：输入为低限、输出为标称值、电感电流为CCM/DCM边界。记录该工作点的输入输出电压电流数据、计算此点的效率，如离目标效率差距较大（3~5%），则应寻找问题，直至接近目标效率。达到