Для ремонта блока питания (ADP-240CR), на али, купил NCP1396AG (DDA001AG аналог NCP1396AG, DDA001BG аналог NCP1396BG, DLA001 аналог L6598). L6598 не является аналогом NCP1396. Часто составители самодельной документации ошибочно ставят маркировку пинов DLA001 в замен DDA001 и наоборот (подобная ошибка допущена в документе ADP-240AR.pdf). Внешний вид, маркировка, разные номера партии, признаки не новых но оригинальных микросхем. За низкую стоимость отличный вариант, однако работаспособность под вопросом. Читаем даташит, бросаем шимку NCP1396AG на макетку. Проверяем качество контакта микросхемы с макеткой (плохо отмытые от флюса выводы могут нестабильно контактировать с макеткой) либо все измерения производим непосредственно на выводах шимки. Измеряем (использовал тестер Victor 81D) сопротивление относительно 10pin GND, 1pin ----, 2pin ----, 3pin ----, 4pin ----, 5pin ----, 6pin 18K86, 7pin ----, 8pin ----, 9pin ----, 10pin 0R40, 11pin 128K7, 12pin 637K, , 14pin ----, 15pin ----, 16pin ----. Измеряем падение напряжения в режиме диодной прозвонки относительно 10pin, 1pin 2.80V, 2pin ----V, 3pin 2.57V, 4pin ----V, 5pin ----V, 6pin 2.96V, 7pin ----V, 8pin ----V, 9pin ----V, 10pin 0.00V, 11pin 2.36V, 12pin ----V, , 14pin ----V, 15pin ----V, 16pin ----V. Измеряем падение напряжения в режиме диодной прозвонки обратной полярностью, (красный щуп на 10pin), 1pin 0.69V, 2pin 0.72V, 3pin 0.69V, 4pin 0.72V, 5pin 0.73V, 6pin 0.70V, 7pin 0.72V, 8pin 0.72V, 9pin 0.72V, 10pin 0.00V, 11pin 0.62V, 12pin 0.53V, , 14pin 2.39V, 15pin 0.74V, 16pin 0.59V.
Настраиваем лбп на 15V 0.015A, подключаем минус к 10pin GND, +15V к 12pin VCC. В моем случае лбп это, блок питания от старого принтера, 78L15 в качестве оконечного стабилизатора. Запускаем лбп, измеряем VCC(V)=15.15V (по умолчанию все измерения напряжений производятся относительно 10pin GND если не оговорено иное), VCC(I)=0.0009A (Не забываем отключать лбп перед любыми изменениями тестового стенда, так же соскочивший щуп измерительного прибора может закоротить соседние ножки). Напряжение не просело, ток потребления небольшой, значит по основному питанию шимка не пробита, измеряем напряжение по всем пинам. 1pin 0.00V, 2pin 1.88V, 3pin 3.41V, 4pin 2.02V, 5pin 7.23V, 6pin 0.00V, 7pin 2.03V, 8pin 2.02V, 9pin 1.94V, 10pin 0.00V, 11pin 0.00V, 12pin 15.15V, , 14pin 1.22V, 15pin 1.57V, 16pin 1.78V. Большинство напряжений плавает из за отсутствия обвязки микросхемы. Стоит обратить внимание на 5pin, напряжение которого стабильное и явно подтянуто на какой то внутренний источник напряжения (Vdd). Контролируя этот пин удолось выяснить, данный экземпляр микросхемы стартует от напряжения VCC(on)=12.73V и отключается при VCC(min)=10.11V.
Итогом работы микросхемы являются чим сигналы на 11pin Mlower [output А] и 15pin Mupper [output B]. Для визуализации работы микросхемы добавим светодиоды. Катод светодиода соединяем с 10pin, анод с резистором 20Kohm, свободный вывод резистора соединяем с 11pin. При активности на 11pin светодиод будет светиться, условно назовем его "индикатор Mlower". Аналогично создаем "индикатор Mupper" с 14pin на 15pin. Так как внутренний драйвер Mupper расчитан на работу от внешнего источника питания, необходимо подать напряжение между 15pin и 16pin. Для наших экспериментов достаточно упрощенного варианта, соединяем 14pin с 10pin а так же соединяем 16pin с 12pin. Реальную схему запитки драйвера Mupper можно увидеть на типовой схеме "Figure 1. Typical Application Example" расположеной на второй странице даташита NCP1396. Так же стоит обратить внимание на упоминание о том что, после включения, первым активируется output А, это как раз связано с необходимостью получения питающего напряжения для внутреннего драйвера Mupper. С 1pin по 9pin нам могут потребоватся различные тестовые напряжения не превышающие 5V, поэтому применил стабилизатор 78L05 и горстку подстроечных резисторов в отношении данных пинов.
Рассмотрим блок схему "Figure 2. Internal Circuit Architecture" на третей странице даташита NCP1396. Первым необходимым условием запуска блока VCC Management является достаточное напряжение питания 12pin VCC, далее проверяется блок Temperature Shutdown (внутренний термодатчик микросхемы), формируются Vref, Vdd, выставляются сигналы Fault и PON Reset в предстартовые положения, ожидается сигнал BO Reset. Вторым по значимости является уровень напряжения 5pin BO. Если напряжение на этом пине выше 1.04V срабатывает компаратор VBO поднимает сигнал BO Reset который в свою очередь разрешает блоку VCC Management произвести плавный старт. После старта порог срабатывания компаратора VBO снижается. Эту особенность используют для контроля за напряжением сетевого конденсатора избегая таким образом проблем с пониженым сетевым напряжением либо неисправностей в секции APFC блока питания. Если напряжение на этом пине превышает 4V срабатывает компаратор Vlatch и выходы Mlower и Mupper гарантировано блокируются до полного сброса питающего напряжения микросхемы. Эту особенность используют для блокировки блока питания в случае критической ошибки, например перегрев или превышение выходного напряжения выше допустимого. В итоге, для гарантированного старта микросхемы в штатном режиме, напряжение на 5pin BO должно находиться в пределах от 1.04V до 4V. Установим 3pin=0V, 5pin=0V, 8pin=0V, после включения питания индикаторы не активны. Плавно поднимаем напряжение на 5pin, около BO=1.04V загорается индикатор Mlower, снижаем напряжение и индикатор гаснет. Снова поднимаем напряжение индикатор загорается но в районе 4V гаснет. В дальнейшем как бы мы не меняли напряжение, индикатор не загорается, микросхема заблокирована. Установим 2V, выкл вкл питание, индикатор активен.
Измерим частоту на 11pin F(mlower)=0Hz,так же активность индикатора Mlower не наблюдается. Микросхема "зависла" в стартовом положении. Для понимания "запуска" микросхемы можно использовать основную блок схему, однако лучше рассмотреть "Figure 31. The Simplified VCO Architecture" на четырнадцатой странице даташита. Сразу можно сказать что главным элементом данной блок схемы является внутренний конденсатор Cint. После включения этот конденсатор разряжен, соответствено компаратор контролирующий на нем напряжение на выходе имеет логический "0", инвертер на выходе имеет логическую "1" тем самым разрешая триггеру выставить на output А логическую "1" (тригер после ресета выставляет такое значение на своем выходе по умолчанию). Это и есть то самое "зависшее" стартовое состояние микросхемы. Попробуем "растолкать" микросхему, для этого нам нужно зарядить конденсатор Cint. Если мы установим Rt sets появится ток Imin (пропорциональный величине Rt sets) который начнет заряжать Cint. Через определенное время (пропорциональное Imin) напряжение на конденсаторе возростет до порога срабатывания компаратора. В итоге на выходе компоратора появится логическая "1" которая в свою очередь вызовет четыре действия. 1) Уменьшит порог срабатывания самого компаратора (гистерезис). 2) Замкнет цепь разряда конденсатора. 3) На выходе инвертора появится логический ноль который заблокирует одновременно output А и output B. 4) Триггер поменяет логические значения своих выходов на противоположные. Таким образом мы попали во второе зависшее состояние из за того что IDT=0. Продолжаем "толкать" микросхему, для этого нам нужно разрядить конденсатор Cint. Если мы установим Rdt sets появится ток IDT (пропорциональный величине Rdt sets) который начнет разряжать Cint при условии что IDT (ток разряда) превышает Imin (ток заряда). Через определенное время (пропорциональное IDT-Imin) напряжение на конденсаторе уменьшится до порога срабатывания компаратора. В итоге на выходе компоратора установится логический "0" который в свою очередь вызовет три действия. 1) Увеличит порог срабатывания самого компаратора (гистерезис). 2) Разамкнет цепь разряда конденсатора. 3) На выходе инвертора появится логическая "1" которая разблокирует одновременно output А и output B. Триггер ничего менять не станет, но так как в предыдущем шаге он уже поменял значения на своих выходах, в итоге мы увидем активным output B. Цепочка действий закончилась и пришла к своему началу, однако на каждом таком круге активный канал будет меняться. Установим 5pin=2V, 3pin=0V, 8pin=0V, 4pin=5V, 7pin=5V, после включения питания активен индикатор Mlower. Далее 4pin=0V (индикатор гаснет), 4pin=5V,7pin=0V,7pin=5V (через пару минут активируется индикатор Mupper). Данный эксперимент проходит очень не стабильно. Установим 5pin=2V, 3pin=0V, 8pin=0V, 4pin=0V, 7pin=0V, после включения питания активны оба индикатора. Измерим частоту 11pin F(mlower)=956kHz, 15pin F(mupper)=946kHz. В этом эксперименте Cint заряжается и разряжается максимально быстро, по сути мы узнали предельную частоту на которую способна микросхема. Соединим 4pin с 10pin через резистор 20kohm, 7pin с 10pin через резистор 10kohm, частота снизилась до 54kHz. Таким образом можно сказать что наличие резисторов Rt и Rdt необходимо для формирования шим импульсов на минимальной частоте, причем сформированный сигнал имеет 50% заполнение а так же "dead time" для правильной работы силовых ключей блока питания. В дальнейшем ШИМ сигнал не будет менять свою форму, зато в процессе работы блока питания регулируется частота, поэтому необходимо перейти к понятию ЧИМ.
Обращаем внимание на блок с надписью max Fsw, который может добавить ток заряда Cint тем самым увеличив частоту шим сигнала. За более подробной информацией перейдем на страницу пятнадцать к схеме "Figure 32. The OPAMP Arrangement Limits the VCO Modulation Signal between 0.5 and 2.3 V". Становится понятно что без резистора Rfmax, либо без напряжения на FB выше 1.2V, ток через транзистор не потечет. Так же при увеличении напряжения на FB выше 1.2V ток через транзитор будет увеличиваться пропорционально напряжению на FB, плоть до напряжения на FB 5.3V. Другими словами чем выше напряжение на FB (в рабочем диопазоне от 1.2V до 5.3V) тем выше частота чим сигнала, причем максимальную частоту определяет сопротивление Rfmax. Установим 5pin=2V, 3pin=0V, 8pin=0V, 4pin=20kohm, 7pin=10kohm, 2pin=10kohm, 6pin=0V, после включения питания активны оба индикатора, измерим 11pin F(mlower)=54kHz. Увеличиваем напряжение на 6pin FB, в районе FB=1.2V частата F(mlower) начала увеличиваться, FB=2V F(mlower)=75kHz, FB=3V F(mlower)=95kHz, FB=4V F(mlower)=115kHz, FB=5V F(mlower)=133kHz. Установим 2pin=5kohm, 6pin=5V, измерим 11pin F(mlower)=199kHz. Так же проэксперементировал с напряжением FB более 5V, в районе 5.3V заметный рост частоты прекратился, FB=5.3V F(mlower)=206kHz, FB=8V F(mlower)=208kHz, FB=10V F(mlower)=208kHz, FB=11V F(mlower)=0kHz. В районе FB=11V индикаторы погасли, при снижении FB=10V индикаторы вновь активировались на максимальной частоте, возможно это недокументированная защита от короткого замыкания оптопары обратной связи.
Стоит напомнить что наш контроллер относится к "High Performance Resonant Mode", это значит, если блок питания сильно нагружен контроллер снижает частоту для того чтобы силовая LLC цепочка смогла компенсировать потери выходного напряжения, наоборот при легкой нагрузке частота повышается. В случае когда нагрузка продолжает уменьшаться а частота уже максимально высокая, приходится прерывать чим сигнал. За прерывание чим сигнала отвечает 8pin Fast Fault с порогом срабатывания 1V, более подробно двадцать вторая страница даташита "Figure 49. Skip cycle can be implemented via two resistors on the FB pin to the Fast fault input". Так же заглянем на общую блок схему. Когда на Fast Fault напряжение поднимается выше 1V, на выходе компаратора устанавливается логический "0" который блокирует output А и output B, так же сообщая о паузе блоку VCC Management. Установим 2pin=5kohm, 3pin=0V, 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=0.5V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, после включения питания активны оба индикатора, измерим 1pin (CSS) SS=3.6V. Увеличиваем напряжение на 8pin, в районе Fast Fault=1V индикаторы гаснут SS=0V, снижаем напряжение индикаторы активируются SS=3.6V. Проведем тот же эксперимент при FB=0.7V, SS=3.6V и не меняет своего значения. Микросхема активирует сигнал Fault когда Fast Fault>1V при FB<0.6V. Для NCP1396BG мягкий старт активируется при любом срабатывании Fast Fault вне зависимости от состояния FB.
В момент включения либо рестарта силовая часть блока питания испытывает очень большую нагрузку, поэтому применяют процедуру мягкого старта смысл которого в плавном увеличении мощности начиная от минимальной. Для резонансных схем это означает что необходимо начинать с самой высокой частоты постепенно снижая. В этом контроллере данный функционал реализуется установкой конденсатора (CSS) между 1pin и 10pin. Из общей блок схемы становится понятно что конденсатор принудительно разряжается если активен сигнал PON Reset или Fault. Когда эти сигналы деактивируются начинается зарядка стабильным током ISS, конденсатор постепенно заряжается, напряжение на SS так же постепенно растет. Установим 1pin=0V, 2pin=5kohm, 3pin=0V, 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=0V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, после включения питания активны оба индикатора, измерим F(mlower)=210kHz. Плавно поднимаем напряжение на 1pin, частота снижается, в районе SS=1.8V частота F(mlower)=54kHz и перестала снижаться. Подключим конденсатор CSS большой ёмкости. Установим 1pin=1000mF, 2pin=5kohm, 3pin=0V, 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=0V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, после включения наблюдаем как медленно увеличивается напряжение на SS а так же уменьшается частота F(mlower). Заменим конденсатор на номинал близкий к типовому CSS=1000nF.
Существует категория ошибок на которые микросхема должна реагировать через некоторое время. К примеру, во время включения обратная связь не активна (FB=0V) до тех пор пока блок питания не вышел на рабочую мощность или если нагрузка на блок питания резко уменьшилась, а вот если обратная связь оборвалась надолго, с этим надо что то делать. За работу над такими ошибками отвечает 3pin Ctimer (Timer). Установим 1pin=1000nF, 2pin=5kohm, 3pin=0V, 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=2V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, 9pin=0V, после включения питания активны оба индикатора. Увеличиваем напряжение на 3pin, около Timer=3.3V индикаторы гаснут. Уменьшаем напряжение, около Timer=1V индикаторы активируются, данный гистерезис обозначен на "Figure 47. This circuit combines a slow and fast input for improved protection features" двадцать первая страница даташита. Однако если VtimerOFF=1V близок к измеренному то VtimerON=4V достаточно далеко от измеренных мной 3.3V. Неприятное расхождение с даташитом, тем ни менее на трех микросхемах и на двух тестерах результат тот же. Соединим 3pin с 10pin конденсатором Ctimer=10mF. Установим 1pin=1000nF, 2pin=5kohm, 3pin=(10mF), 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=0V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, 9pin=0V, после включения питания индикаторы активировались и погасли без дальнейшей активности (Ctimer зарядился), измерим SS=0V. Поднимим напряжение FB=2V, индикаторы не активны (Ctimer сохраняет заряд), измерим SS=0V, поднимем напряжение FB=11V (из за фатальной ошибки Ctimer принудительно разрядился), измерим SS=0.5V. Уменьшим напряжение FB=2V, индикаторы активировались, измерим SS=3.6V (рабочий режим). Получается при активном сигнале Timeout Fault, блок VCC Management удерживает сигнал Fault активным тем самым разряжая конденсатор CSS но не влияет на Ctimer. При фатальной ошибке сбрасываются оба конденсатора. Паралельно Ctimer установим резистор Rtimer=30kohm. Установим 1pin=1000nF, 2pin=5kohm, 3pin=(10mF,30kohm), 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=0V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, 9pin=0V, после включения питания индикаторы активировались однако из за того что FB<0.6V запущена отложенная ошибка (Ctimer заряжается током Itimer-Irtimer). Через некоторое время, когда напряжение на Ctimer достигает VtimerON=4V, ошибка считается свершившимся фактом, индикаторы гаснут (Itimer отключается). Ctimer начинает разряжаться через Rtimer. Через некоторое время, когда напряжение на Ctimer опустится до VtimerOFF=1V, происходит Reset, возвращаемся в начальное состояние. Другими словами мы наблюдаем попытку старта и дальнейших рестартов блока питания при обрыве обратной связи. Опять неприятное расхождение с даташитом исходя из которого при обрыве обратной связи попытки рестарта происходить не должны. Продолжим эксперимент и поднимем напряжение FB, около FB=0.6V индикаторы перестали пульсировать, постоянно активны (рабочий режим). На общей блок схеме мы видим компоратор Vfb_fault который активирует зарядку Ctimer при FB<0.6V, так же можно заметить второй аналогичный сигнал идущий от компоратора Slow Fault. Если напряжение на 9pin Slow Fault поднимается более 1V, активируется отложенная ошибка. Обычно этот пин используют для цепи защиты по току. Установим 1pin=1000nF, 2pin=5kohm, 3pin=(10mF,30kohm), 4pin=20kohm, 5pin=2V, 6pin=2V, 7pin=10kohm, 8pin=0V, 9pin=0V, после включения питания индикаторы активны. Поднимим напряжение Slow Fault, около Slow Fault=1V индикаторы начали пульсировать. Заменим Ctimer=2000nF номинал близкий к типовому, пульсации ускорились. Опустим напряжение Slow Fault менее 1V, индикаторы активны (рабочий режим).
В рамках макетирования проблематично проверить блок Mupper высоким напряжением, в остальном испытуемые три шимки показали удовлетворительные результаты за исключением показателя VtimerON хотя и его можно притянуть к минимальным по даташиту 3.5V.
Материал добавил: borvins, 29.11.2022(Вторник) в 21:38:13 | Категория: Статьи / Источники Питания |
Просмотров: 4481 | Комментариев: 1 | Понравилось: 0 |
Файлы
Прошивки
Продажа
Литература
Статьи
