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开关电源桥堆莫名发热及问题解决过程

2016-12-21 17:22:09 | 人围观 | 评论:

   前段时间，一台稍特殊的电源，调试过程中，发现桥堆很奇怪的发热。
    在这将问题查找及解决过程分享一下。
    在迷底没揭开之前，也希望网友们积极分析其原因。
    先大概说一下，这个电源因特殊要求，要有2组独立的PFC。
    这2组独立的PFC，输出分别给2组后续电路供电，调试过程中是用了2组隔离的电子负载进行。如下图：

    两路分别带满载，一切正常。
    加了点卡通图片，这样形像一点。
    卡通图片是网上找的，版权归作者所有。

    前面，一切顺利。
    两路都可以正常带载，好吧，这回一起带载。
    可问题来了：两路一起带载时，第二路的桥堆明显比自己单独带载时温度高很多。

    经反复测试，现象是：
    只要1路带较大负载，2路的桥堆就会发热，将1路减到较小或空载，2路的桥堆立即降温。
    这真的是闹鬼了？
    带大载350W的，反而没有带载200W的桥堆热。
    而且还自己带载了，弄得隔壁热。
    这叫：隔山打牛？
    第一反应：
    是不是原理图画错了，导致PCB也错了，两边桥堆串电流了呢？
    经检查，没有错，确实已经分开，不是串流。
    怀疑各路PFC的CBB电容不够大，两路同时加大一倍容量。
    结果，第2路桥堆明显降温，但是否降到正常值，当时就没有太去注意。

还试了，C1，C2 还原，把L2短路，也是同样的结果。
第2路桥堆也明显降温。

还试了，C1，C2还原，L2也还原，只把CX3加大，也是同样的结果。
第2路桥堆也明显降温。

    试了这么多办法，也就是加大电容就可以明显降低DB2的温度。
    估计，很多工程师到这就觉得，问题已经解决了。
    也不去关心之前为什么热，加了电容又为什么能不热。
    这也许是项目紧，时间不允许，弄好了就行。
    又或是自己觉得这样就可以用了，没有必要去知道为什么。
    其实，做为研发技术人员，在自己能力范围以内还是要尽量找到原因。
    这对自己，对产品，对公司都算是一种负责的态度。
    做事的态度是非常重要的。
    回头想想，桥堆（或者说二极管）发热，都有哪些常见的原因呢。
    最常见的：电流大（两路输出是没有连接的，这点之前怀疑时也确认过）
    反向短时间软击穿（不排除有这可能）
    后来又想想，总不能是反向恢复问题吧。
    想到这，突然眼前一亮，觉得这个可能性非常大，准备验证一下。
    验正方法：将发热的整流桥换成快恢复管。
    将DB2的正极两个二极管“换成”超快恢复二极管。
    温度也明显降低。
    看输入功率，比之前加电容容量的输入功率还要低约1W。

    其实，后面还用电流探头分别测了用桥堆和用快管时的电流波形。
    用“慢管”时，确实能测到反向电流，而且还挺大。
    原因是已确定为桥堆反向恢复慢，导致发热。下图说明了具体原因，同时也能说明为什么做上边那些改动可以降低DB2的发热。

    至此，鬼已被找到，然后再看看用什么合适的办法把它消灭。用快管当然是最直接的办法，对症下药嘛。
    可这样，又觉得比较麻烦，甚至有可能还被业入人士笑我：50Hz 用快管。
    最终解决办法，将桥前边的差模电感去掉，给两路分别加差模电感。

    小结
    1路的PFC，将自己的CBB电容和桥前边的CBB电容电压快速拉低。
    导致另一路桥堆的电压迅速反向（前边低于后边），而这时桥堆如果正在给后边充电的话，就会因为反向恢复较慢而使电流倒灌。
    其实，另一个桥推可能也存在这个问题，只是因为两边功率不一样，导致功率大的那边能把前边电压拉得更低（或者说拉低得更快），所以小功率这边的桥堆发热才较为明显。
    要出现这个问题，要达到几个条件：
    1.桥堆后至少某边的CBB电容偏小，导致电压会被迅速拉低。
    2.桥堆前边的CBB电容也小，同时一起被迅速拉低。
    3.输入端串有差模电感（如果共模的漏感够大，也行），阻碍后边快速充电。
    4.桥堆是慢速管，有较大的反向恢复电流。
    而以上4个条件，前边三个条件是导致电流有机会反向流的原因。
    发热的原因，则是桥堆的反向恢复速度太慢。

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