反激式開關電源調試實戰：輸出掉電壓問題分析與解決

 

一、問題描述

在調試一款24V/3A反激式開關電源時，發現空載輸出電壓正常（24V±0.5V），但帶載（>1A）后電壓跌落至20V左右，同時MOSFET發熱嚴重，效率低。  

 

 

二、調試步驟與過程

 

第一步：確認現象并采集關鍵波形

測試條件

   - 輸入電壓：AC 220V  

   - 負載：0A（空載）、1A（輕載）、3A（滿載）  

   - 示波器觀察：Vds（MOSFET漏源極電壓）、Vout（輸出電壓）、次級二極管電流  

 

觀察到的現象  

   -空載時：Vout=24V，Vds波形正常，無異常振蕩。  

   - 帶載1A時：Vout降至22V，Vds波形出現較大尖峰（>100V）。  

   - 帶載3A時：Vout跌至20V，嚴重大小波，MOSFET嚴重發熱（10分鐘>80℃），效率僅78%。  

 

第二步：分析可能原因

根據現象，初步判斷問題可能來自：

反饋環路不穩定（TL431+光耦補償不當）   變壓器設計問題（漏感過大或匝比錯誤）   輸出整流二極管或電容問題（ESR過高或反向恢復差）   RCD吸收回路參數不當（導致MOSFET電壓應力高、損耗大，同時還影響環路）  

 

 

第三步：逐項排查

檢查反饋環路

- 測試方法：斷開環路，用可調電源模擬Vout，觀察TL431和光耦響應。  

- 發現問題：  

  - TL431的補償電容（Ccomp=1uF）過大，導致環路響應慢。  

  - 光耦限流電阻（Rlimit=10kΩ）偏大，動態調整能力不足。  

- 解決方案：  

  - 減小Ccomp至100nF，加快響應速度。  

  - 降低Rlimit至1kΩ，增強光耦驅動能力。  

 

結果：帶載1A時Vout回升至23.5V，但3A時仍跌落至21V，問題未完全解決。  

 

 

檢查變壓器設計

- 測試方法：用LCR表測量變壓器參數，并觀察Vds波形尖峰。  

- 發現問題：  

  - 漏感測量值≈30uH（偏大，設計值為400uH，理想應20uH）。  

  - Vds尖峰高（>150V），說明漏感能量未有效吸收。  

- 解決方案：  

  - 優化變壓器繞法（采用三明治繞制，減少漏感）。  

  - 調整RCD吸收回路（原R=200Ω，C=1nF，D=FR107 → 改為R=47Ω，C=2.2nF，D=GS2M）。  

 

結果：Vds尖峰降至100V，但Vout在3A時仍只有21.5V，效率提升至82%，問題未完全解決。  

 

 

檢查輸出整流部分

- 測試方法：用示波器觀察次級二極管電流和Vout紋波。  

- 發現問題：  

  - 整流二極管（原用UF5408）反向恢復時間長，過電流能力差，導致關斷損耗大。  

  - 輸出電容（原用2*680uF電解）ESR較高（約0.5Ω），大電流下壓降明顯。  

- 解決方案：  

  - 更換二極管為肖特基二極管（MBR10200），降低反向恢復損耗。  

  - 輸出電容改為低ESR固態電容（2*680uF/35V，ESR<0.1Ω）。  

 

結果：3A負載時Vout回升至23V，效率提升至86%，老化10分鐘MOSFET溫度降至60℃以下。  

 

 

最終優化：調整PWM頻率

- 原設計：fsw=65kHz，發現輕載時進入DCM模式，導致調整困難，輕載效率低。  

- 優化方案：更換高頻主控IC，提高頻率至100kHz，使電源工作在輕載時工作在臨界連續模式（BCM），改善調整率。  

 

最終結果：  

- 空載至滿載（0A-3A），Vout穩定在24V±1V。  

- 效率提升至88%，10分鐘MOSFET溫度<55℃。  

 

 

三、總結與經驗

反饋環路：TL431補償電容和光耦限流電阻對動態響應影響極大，需精細調整。   變壓器漏感：直接影響Vds尖峰和效率，優化繞制工藝可大幅改善性能。   整流二極管選擇：快恢復或肖特基二極管能顯著降低損耗。   RCD吸收回路：需根據實測Vds尖峰調整，避免過度損耗。  

 

關鍵調試技巧：  

? 先調環路，輸出正常后再優化功率部分  

? 示波器觀察Vds、Vout、二極管電流，能快速定位問題  

? 逐步增加負載，觀察電壓跌落和溫升趨勢  

 

希望這個案例對大家有幫助！如果有類似問題，歡迎交流討論！