本帖最后由 2n3055 于 2023-4-14 21:05 编辑

既然已经明确故障在Type-C扩展板上，让我们对它进行研究：

为什么这样一块扩展板这么多元件这么复杂？因为它负责输出的二次稳压。

有人问已经有一级稳压为什么还要二级稳压呢？因为电源输出电压太宽泛，从5V、9V、12V直到20V。

虽然第一级光耦稳压可以让输出电压有一定范围调整，但是这么大的输出跨度是难以完成的。

反激式开关电源调节输出电压是靠调整开关管导通的占空比完成，占空比大，输出电压高，占空比小，输出电压就低。

但是，这个占空比不能太小，太小了振荡就没法维持，而且输出纹波增大，效率也会降低。

具体单端反激式开关电源原理如果不清楚，可询问度娘或者谷哥。

这个电源就是这样，第一级光耦稳压，输出22.2V，第二级采用Buck电路进行降压，想输出多少就输出多少。

这是Type-C输出小板，上面集成PWM控制器、半桥MOS、电感、电容。

主控是SW3516，USB-A的扩展板和它结构基本一样，不同的就是A口是直接输出的，

C口是有个控制输出的MOS。

正面集成了电感、电容和输出接口

SW3516是个带协议支持的降压电路，可以根据负载支持的协议自动调节输出电压

测量一下，输入短路的很彻底，直流电阻极小。

为了区分短路究竟发生在何处，测量Buck电路输出的直流电阻，嗯，这里没有短路，

说明短路点存在于Buck电路前端

结合电路图，Buck上桥臂前面有如下元件：MLCC退耦电容3只，PMW控制器SW3516。

如果3516烧了，那就难修了，问题会不会是MLCC电容出问题了呢？

MLCC电容本身高度集成，很容易损坏，而且，通过测量直流电阻可见，短路电阻非常之小，只有0.1欧不到，

因此，很怀疑是输入端的MLCC退耦电容损坏短路了。

因为短路电阻很小，所以通电发热法在此不适用了，通了2A的电流，鳄鱼夹和输入焊盘接触的地方都发热了，

板子上也没找到发热的元件，这方法就被PASS了。

仔细观察发现离输入焊盘最近的一个0805封装的电容似乎有点发黄，和其他电容颜色不太一样，那就先拆它吧。

拆下的电容

直流电阻几乎为0，004是表笔的接触电阻，

你作为一颗电容，直流电阻为0合适吗？

再测量扩展板的输入端，不短路了

说明罪魁祸首就是这颗短路失效的MLCC电容

去元件库里面找备件，发现0805的MLCC有25V 4.7uF的，

按说22.2V的电源，用25V的耐压有点低，可是实在没有更高耐压的了，

好多电容只有容量没有耐压，不敢用，就勉强先用它吧。

换电容没什么技术含量，1分钟的事情，换完了还把绝缘片照原样贴回去

再检查一下，确定没问题

把Type-C扩展板还焊回去

电源初步修好了，还需要经过测试才行，

手上没有Type-C的线怎么办，没事，直接用电阻负载代替吧，

负载接在扩展板之前，因为没有协议，扩展板只会输出5V。

电阻功率不够大怎么办？没事，用卤钨灯代替嘛，

22V输出，用2个12V灯泡串联，大概2.2A电流，可以达到2/3的功率。

应该是没问题的，毕竟，电源主体之前没有故障。

烧了半小时，没问题

话说，氮化镓功率器件最大的优势不就是低功耗嘛，可以不用散热器；

只靠PCB上的敷铜进行散热就够，那么烤机半小时后用热成像看看。

可见电源整体发热并不明显，温度最高的一个是右边高压侧的氮化镓MOS，另一个区域是左下角的同步整流区域，

最高温度的元件是56.7℃，从温标看，氮化镓MOS和同步整流MOS发热温度应该在40℃左右，

当然，这是在敞开空气流通，没有满载的情况下进行的测试，如果装进外壳后，猜想温度应该会进一步升高。

不过，相较于常规开关电源，这个发热控制应该说不错了。

一开始以为发热最大的是同步整流的MOS，

仔细一看发现还真不是，发热最大的是和同步整流MOS并联的RC吸收网络中那个电容

这个电容负责吸收MOS关断时DS脚上出现的尖峰电压，对MOS进行保护，

结果这货发热最高，说明还是有一定损耗的

这是同步整流控制器DataSheet中提供的波形，

可见MOS关断时，DS脚上极高的尖峰

一个0805的MLCC电容在这里吸收尖峰发热可不是什么好事

指不定哪天就会坏掉，其实本想把它换掉，但是它具体参数又不知道

这个电容还不能随手抓一个就行，先这样吧，坏了再说。

测试完了，开始组装回去，先把原来的麦拉片包回去。

原来的功率器件，是通过白胶传导到散热片上进行散热的，

白胶都被我扣掉了，不过没关系，找来导热硅胶垫一块

裁剪一下，贴在发热的功率器件上面，加强散热

焊回原来的散热铜片，可以看到硅胶垫高度刚刚好

组装，插回外壳里面

用502把撬开的地方粘好

找了个USB小灯试一下，没问题，至此，这个氮化镓充电器就算维修好了，

等过几天拿到单位找根Type-C线测试一下C口就可以了。

至此，这个电源的维修工作就算结束了，一开始以为买垃圾翻车，结果经过一番操作后车还是能继续跑的

家里又多了一个目前用不上的电源适配器......

现对学习成果进行总结：

1、氮化镓电源并不神秘，还是常见的开关电源架构，只是功率器件采用了氮化镓器件

2、氮化镓功率器件具有耐高温、高频、低损耗的优点，多为贴片器件，无需外接庞大的散热器

3、采用氮化镓功率器件的开关电源工作频率并不一定比传统开关电源高，因为频率高了开关损耗反而

增大，EMI也会增大，需要增加额外的滤波元件，不见得能把电源做小。

4、氮化镓功率器件内部可以集成驱动器，使用更方便；分立式氮化镓晶体管可以采用开尔文方式驱动，更适合高频。

5、氮化镓功率器件可以显著提高开关电源效率，既是效率只是改善了一点点，散发的热量都可以降低很多，从散热的

角度看，体积可以得到进一步缩小，成本得以降低。

6、 氮化镓MOS具有很低的Ciss、导通电阻，还能开尔文驱动，因此，开关损耗和导通损耗较硅MOS大幅下降。

而且，这些特性使得氮化镓MOS是不是也可以用于无线电发射机的发射管呢？准备进一步试验一下。

完，谢谢观赏~~~~

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