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【后羿DIY】同步DC-DC,小电源大学问(总结)
阅读: 14295 |  回复: 175 楼层直达

2017/10/09 19:54:22
1
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

DC TO DC 开关电源

电源虽小,调试起来更加麻烦,因为无处可改

尝试一下同步DC DC BUCK电源,向模块学习。

参数如下:

输入电压:5-36V DC (BUCK电路,输入要比输出高至少2V)

输出电压:多种规格 24V 2A  和 12V 4A,5V5A,3.3V6A

效率>95.5%(12V4A输出,24V输入)

输出纹波<100mV

需要后羿样品: HY1908D  10 PCS  (用于24V输出电源的同步MOS)

                      HY1506D   10PCS  (用于12V输出电源的同步MOS)

2017/10/10 07:54:54
2
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

目录、更新信息

1、要求------------------------------------------------1楼

2、同步整流BUCK基本知识-----------------------69楼--76楼

3、原理图---------------------------------------------11楼、

4、PCB-------------------------------------------------41--43楼

5、电感基本知识与选型---------------------------56----108楼

6、芯片资料------------------------------------------17--22楼

7、Layout总结--------------------------------------23、61、101、105楼

8、温升测试-----------------------------------------55楼

9、效率测试----------------------------------------49楼

10、辐射整改与对策-----------------------------81-111楼

11、EMC整改总结--------------------------------122

12、测试方法与技巧-----------------------------152-161楼

2017/12/17 14:12:06
69
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

或许大家已经了解了BUCK电路(如下图),毕竟这是开关电源最基本的电路。

但有人问, 同步BUCK电路是什么原理? 怎么样同步 ? 跟什么同步?为什么要用同步整流呢?

那就刚好大家一起学习一下同步整流BUCK电路。

    

2017/12/17 14:17:10
70
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

看如下基本的同步整流BUCK原理图,大家可以发觉它跟一般的基本BUCK电路相比,把续流的二极管换成了MOS。

本次的电路芯片已经集成了接高压的开关管,所以只用一个MOS。

那么为什么要把二极管换成MOS管呢?

2017/12/17 14:32:41
71
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

为什么要把二极管换成MOS管呢?

我们知道,通常一般的二极管都会有导通压降,不同的种类的二极管有不同的压降。不同耐压的二极管也有不同的压降。

而用通态电阻极低的MOS来代替二极管,那就可以提高转换效率,电流越大,同步整流的效果越明显。所以同步整流也被认为是比较适合于输出低压大电流的场合。

那么MOS是怎么同步呢?为什么叫同步整流呢?

2017/12/17 21:33:22
72
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

为什么需要同步整流?

     如上面说到,我们已经知道,输出整流是开关电源几大损耗之一,在低电压、大电流输出的 情况下,输出整流管的导通压降对效率的影响将变得非常严重。快恢复二极管或超快恢复二极管可达1.0~ 1.2V的导通压降,即使采用低压降的肖特基二极管, 也会产生0.3V~0.8V 的压降, 导致整流损耗增大, 电源效率降低。因此, 传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率、小体积的需要, 并且成为制约DC/ DC 变换器提高效率的瓶颈。在此情况下引入同步整流技术,利用态电阻极低的MOS FET 来取代整流二极管, 大大降低整流电路的损耗。

2017/12/17 21:40:05
73
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

为什么叫同步整流呢?

      功率MOSFET属于电压控制型器件,它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流时,要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能,故称之为同步整流。 

那么系统又是如何做到同步的呢?

2017/12/17 22:33:45
74
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

怎么实现同步整流呢?

结合芯片MP8675来学习一下看控制器是如何实现的。

如下MP8675方框图:

2017/12/17 22:42:24
75
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

      MP8675是固定频率的,使用峰值电流控制模式去调节输出电压。

每一个PWM周期通过内部时钟开始发起。每一个周期时钟开始时,集成高压侧功率MOSFET 就开通并保持,直到它通过的电流达到COMP电压设置的数值,

高压侧MOS就闭。当功率开关关闭,就一直保持关到下一个时钟周期开始。

这个学过电流控制模式PWM的原理就会明白了。

如果一个PWM周期内,开通了90%的时间,而功率MOSFET的电流还没有达到COMP设置的电流值,那么MOSFET被迫关闭。

2017/12/17 22:48:13
76
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

先上传 MP8675 的 DATASheet,有空再继续.

MP8675 .pdf 芯片资料

2017/10/13 15:12:21
3
hooyi_admin
电源币:0 | 积分:2 主题帖:0 | 回复帖:23
LV3
排长
样品收货地址要发给我们才能给您送样。
2017/10/13 16:37:47
4
心如刀割
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LV9
军长
瞬间就忘记了。
2017/10/13 16:45:12
5
心如刀割
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LV9
军长
已发站内信
2017/10/16 10:30:00
8
hooyi_admin
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LV3
排长
今天就给你发样品
2017/10/16 14:05:42
9
hooyi_admin
电源币:0 | 积分:2 主题帖:0 | 回复帖:23
LV3
排长

样品已发请及时查收,谢谢。

2017/10/18 12:56:06
10
心如刀割
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LV9
军长
样品已收到
2017/11/03 14:05:43
24
心如刀割
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LV9
军长

可以再要一种样品吗?

HY1506C2 ,貌似这种封装比较流行

2017/11/03 14:11:48
25
心如刀割
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LV9
军长
还有HY1904C2
2017/12/13 21:49:55
44
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
不用了,用原来的封装
2017/10/13 16:48:18
6
心如刀割
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LV9
军长
经过多方面对比,方案采用MP8675,MPS的同步降压控制器。
2017/10/13 16:56:28
7
心如刀割
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LV9
军长

MPS(中文名称:美国芯源系统有限公司),创建于1997年,总部位于美国,集设计、研发、制造、销售为一体,设计并制造高性能的模拟集成电路和混合信号集成电路产品,尤以大功率电源管理芯片见长。也算比较有名的了。

本来打算使用 TI 的方案,TI的DC -DC控制器是比较多的,但是样品申请了N久都没有收到,就改用MPS了。

2017/10/23 09:51:58
11
心如刀割
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LV9
军长

MPS管方设计软件提供的设计原理图,实际会在这基础上进行设计修改

2017/10/24 19:21:27
12
心如刀割
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LV9
军长

第一版 PCB 即将完成。

Layout 水平很一般, IC这地方还要处理一下。得先要学习一下带Powerpad 的布局方法。

2017/10/24 19:22:23
13
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

2017/10/24 19:24:12
14
心如刀割
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LV9
军长
MOS的封装还要加一个,好作对比
2017/12/17 13:42:17
65
心如刀割
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LV9
军长
第一次的布局较差,电容没有放在电流的流通路径上,滤波效果不理想,芯片受干扰很大。
2017/12/17 13:43:52
66
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
发热位置的敷铜太小,热量无处可散,导致器件本体温升过高。
2018/01/14 21:32:02
164
心如刀割
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LV9
军长
散热加大加厚铜箔也会有改善
2017/10/26 09:01:10
15
oujiangmin
电源币:1 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:2
LV2
班长
好多公司做DCDC都用MPS耶
2017/10/31 06:01:55
16
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
对,应用较多。
2017/12/09 17:32:35
38
lihui710884923
电源币:440 | 积分:3 主题帖:134 | 回复帖:403
LV8
师长
您的原理图上传看看问题在那
2017/12/10 13:31:59
39
心如刀割
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LV9
军长

原理图就是11楼的,一样的。

是 layout 问题,已经重新做了一块PCB

2017/12/14 09:31:10
47
hooyi_admin
电源币:0 | 积分:2 主题帖:0 | 回复帖:23
LV3
排长
您好,您这电感选型原则能帮忙解释一下不?谢谢
2017/12/14 10:18:23
48
心如刀割
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LV9
军长

可以,先把地址给擦掉先。

哈哈,开玩笑。但真的要去掉

有空再整理PPT发上来,有包括电感的选择与计算

2017/12/15 21:41:53
56
心如刀割
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LV9
军长

电感的计算,其实21楼有说明。

参考芯片 DATASheet 上的计算方法,

L = 【Vout*(Vin-Vout)】/ Vin * 三角IL * F   =  11.9uH

输入24V, 输出12V 4A ,频率420KHz。

纹波电流取最大负载电流的30%。

电感的 Irms > Imax *1.25  , 即至少保留25%的余量。

并考虑封装,尺寸、温度等因素选择合适的电感。

2017/12/15 22:44:28
57
心如刀割
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LV9
军长

刚好打铁趁热,学习一下磁性知识。

因为储能电感用的材质必须是:1、低导磁率。2、饱和磁通密度高

所以用粉末式居多,如MPP,%50 Fe-Ni 等。

下面分别学习了解一下常用的粉末芯材质磁性材料。

2017/12/16 15:48:53
58
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
1、Sendust Core

    铁硅铝磁粉芯, 材质成份为: 85%的铁, 6%的铝, 9%的硅;  导磁范围从26~125;

  主要应用于功率电感器, 交流电抗器、输出电感、线路滤波器、功率因素校正电路等开关电源中,有时也替代有气隙铁氧体作变压器铁芯使用;

损耗仅为铁粉芯的15%,材料的磁滞伸缩系数接近零,无磁滞噪音。

 饱和磁通密度:10500Gs

2017/12/16 22:27:18
59
心如刀割
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LV9
军长

2、MPP

铁镍钼磁粉芯,有91%的镍、17%的铁和2%的钼,导磁范围从14~350;主要应用于高Q值、低电平滤波电感,EMI、/RFI滤波电感,开关电源直流输出滤波电感,负载线圈和低温度系数电感。

可以在恶劣环境下使用,电感量变化最小,温度系数好,也适用于军品,不过价格相对较高。

饱和磁通密度:7500Gs

2017/12/16 22:38:45
60
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

3、High-Flux Core

高磁环磁粉芯,主要材料为%50的 Fe 和 %50的 Ni, 导磁范围从14~160; 主要就用于PFC电感,在线噪声滤波器,脉冲和单端反派变压器,高直流偏压电感。此材质的直流偏能力最强,高于MPP,铁硅铝和铁粉芯等。

饱和磁通密度:15000Gs

2017/12/17 11:27:47
63
心如刀割
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LV9
军长

4、Iron Powder:

纯铁粉芯,材料就是铁粉了。导磁范围从3~100;

2017/12/19 14:58:27
87
心如刀割
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LV9
军长

百度了一下这方面的知识,原来已经总结得这么好了,看以下表格,各种磁粉芯的对比,优势与缺点一目了然。

2017/12/19 15:00:28
88
心如刀割
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LV9
军长

不一一去说明了,打字太累

下面主要学习一下电感的选型。

2017/12/19 15:04:37
89
心如刀割
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LV9
军长
要掌握电感的选型,除了要了解各种电感材质外,还必须知道电感的参数。比如电感量,DCR,Irms ,Isat 等。。
2017/12/19 19:40:52
90
心如刀割
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LV9
军长

在学习选择参数之前,先了解下它的的含义。

Irms:电感的有效电流,也称温升电流。是电感产品应用时表面温升达到一定温度对应的DC电流(通常为30~40度)。

Isat:磁介质的饱和电流,如下图的B-H曲线中,是指磁介质达到Bm对应的Hm所需的DC电流。对于电感,是指使电感量下降一定值时的最大电流(通常为下降20%~35%)。

2017/12/19 19:52:43
91
心如刀割
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LV9
军长

电感量:简单讲就是电感线圈阻碍电流通过的能力。因电感量L=AL*N²,在AL一定的条件下,感值与线圈圈数的平方成正比。所以由于材质以及工艺方面的              限制,不同的电感能够做到的感量也是有限制的。

DCR:指电感的直流阻抗。该内阻造成I*I*R的能量损耗,一方面造成DC-DC降低效率,同时也是导致电感发热的主要原因。

2017/12/19 20:02:58
92
心如刀割
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LV9
军长

下面进入正题,学习DC-DC输出电感的选型,我觉得主要可以从以下几个方面去考虑:

电感选型:

1、电感量

2、阻抗

3、电流

4、温度

5、噪声和干扰

6、工艺

7、可靠性

当然,还有一个重要的因素“成本”

2017/12/19 20:13:34
93
心如刀割
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LV9
军长

1、电感量 :

电感量的选择可根据电源的输入输出去计算最小电感量,推荐使用DC-DC芯片 DATASheet  里的计算方法去取。

如56楼的计算即为本次使用芯片 DATASheet  里的计算方法,最小电感量对应最大的输入电压,所以这点就不再重复了,选择时得注意电感量的误差,并保留至少3%的余量.

2017/12/19 20:40:50
94
心如刀割
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LV9
军长

2、电流:如电源工作的额定电流为Idc,则一般情况建议 Idc 应大于1.3倍 Irms 和 Isat两者的最小值。但这并不一定能确保安全,比如当 Irms 和 Isat 标称相近并没有1.3倍时。

         饱和电流是非常重要的,一旦电感饱和,电感量下降,失去阻碍电流的能力,那么电流将迅速上升,后果不堪设想,如下图示的电流波形:

并且,如果选择不恰当,当电感器件温升太高时,更容易进入饱和状态。

又或者对于有一些电源终端要求输出峰值电流很高的,那么就必须保证饱和电流大于变换器的峰值电流。

2017/12/19 23:31:23
95
心如刀割
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LV9
军长

3、阻抗

       在高频状态下,电感的等效电路如下图:

电感的阻抗:  

我们知道,只有电阻是消耗能量的,若在直流或频率很低的情况下,R就是主要的损耗,也就是电感的DCR,所以,DCR越小越好。

但在高频情况下,损耗就不一样了,有铁损和铜损,或者说磁芯损耗和线圈损耗。

铁损包括磁滞损耗和涡流损耗,对于粉芯型磁芯,主要是磁滞损耗,也就是磁滞曲线的面积。

而铜损主要是由于趋肤效应引起。

所以在选型时, DCR越小越好,同时也要考虑频率、绕组线径等参数

2017/12/19 23:42:51
96
心如刀割
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LV9
军长

4、温度

温度涉及方面较多,比如电源如果必须在恶劣环境下工作,那得选择合适的电感材质和饱和电流。上面也说是温度越高,磁芯越容易饱和,所以得选择余量较大的。

电感各种材质的居里温度如下:

选择电感时,也需考虑温升情况,器件的封装、散热、热辐射如何。

当然,如何解决发损耗问题,温度也会大大改善,这也是相辅相成的。

2017/12/22 22:52:02
103
心如刀割
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LV9
军长

5、噪声和干扰

电感噪音物理上的源头为磁致伸缩,经由传媒介质放大。电感噪音对设计工程师来说是个头痛的问题,无可避免。但却可以去控制减轻或降低噪音。

物理上可以更换磁致伸缩或磁漏更少的磁芯材料,或加强凡立水、封胶、让绕组与磁芯更密切等。

电气上可以更换频率、调整OCP,OVP等。

2017/12/22 23:06:03
104
心如刀割
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LV9
军长

而对于EMI,带屏蔽的电感一般比不带屏蔽的电感会更好。

灌封型电感或一体型电感可以减少磁力线外泄。

2017/12/22 23:13:35
106
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

6、工艺

 工艺包括电感的工艺和电源的工艺。电感的工艺或封装之前也有提到了,有贴片的,有磁环的。选择时还得考虑整个电源的工艺,回流焊还是波峰焊,SMT或是插件,哪种方便。这些都得多方便考虑,折中选择。

2017/12/23 09:03:58
107
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

7、可靠性

可靠性其实就是结合了之前的所有考虑。如果前面的选择都很好,那可靠性当然就高了。

比如如果工艺上很好处理,那不良率就会变少。如果材质很好,温升很低,那使用故障率也会低。

当然除了这些还应考虑各种机械强度,使用环境等。

2017/12/23 09:51:26
108
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长

至此,电感的选型就不往下扯了。有错误的地方请指出,谢谢!

继续整改辐射

2018/04/28 13:34:08
176
ceh168
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LV5
营长
够专业啊,想请教一下铁硅铝磁导率有26,40,60,90,125等,在做电感时如何选择啊?
2017/12/20 08:17:34
97
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
选择电感时还有一个值得注意的地方就是它的频率特性。
2017/12/17 13:39:06
64
心如刀割
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LV9
军长
当然,价格也是一个主要的考虑因素
2017/12/18 21:12:49
79
208971
电源币:213 | 积分:12 主题帖:49 | 回复帖:191
LV8
师长
MPS的可以申请样品吗?门槛高吗?
2017/12/18 22:53:58
80
心如刀割
电源币:1874 | 积分:57 主题帖:61 | 回复帖:880
LV9
军长
可以吧,我们是直接在代理商那拿的。反正我觉得比TI的好拿。TI的好像还要企业邮箱什么的。但是好像备货都要挺久的
2017/10/31 19:05:10
17
心如刀割
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LV9
军长

先来熟悉一下控制芯片,没有找到中文资料,自己用软件翻译的。

2017/10/31 19:07:59
18
心如刀割
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LV9
军长

典型应用,外围也是挺简单的了。效率曲线不算太高,不过是输出3.3V的。24V输出应该可以再提升,拭目以待。

2017/10/31 19:10:23
19
心如刀割
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LV9
军长

封装与脚位图。SO-8的封装,散热得注意点。

2017/10/31 19:11:20
20
心如刀割
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LV9
军长

PIN脚说明描述

2017/11/02 13:23:00
21
心如刀割
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LV9
军长

芯片应用信息,参数计算的依据

2017/11/02 13:24:42
22
心如刀割
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LV9
军长

都已经很详细的了,按照DATASheet上的方法计算,调试时再慢慢调整。

2017/11/18 22:40:11
34
208971
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LV8
师长
楼主用软件直接翻译PDF的吗?什么软件呀?
2017/12/13 21:57:13
45
心如刀割
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LV9
军长

有道词典+学校九年的英语课程

不是软件直接翻译的,自己打字做的PPT,很费时间。

2017/11/03 10:41:47
23
心如刀割
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LV9
军长

参考芯片手册上的PCB布局布线原则:

l保持开关电流路径最短并且使输入端到高压侧和低压侧MOSFET的环路面积最小。

l确保低压侧MOSFET到SW和输入功率地之间的连接越短越好,越宽越好。

l确保反馈连接短和直接。使反馈电阻和补偿网络尽可能靠近芯片。

l使SW远离敏感的模拟区域如FB

l连接输入、SW、特别是地时分别放置大片铜箔,使芯片降温以保持良好的热性能和长期的可靠性。

2017/11/10 19:32:13
26
心如刀割
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LV9
军长

调试了几天,还是挺折腾人的。

话说这是怎么回事?上面为同步MOS的VGS,下面为VDS

2017/11/10 19:35:23
27
心如刀割
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LV9
军长

原理图见11楼。

话说中间带接地的IC也真难焊,没风枪焊烂几块板了,基本坏一个IC就要换一块PCB了。

2017/11/10 19:38:16
28
心如刀割
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LV9
军长

空载时的波形

上面为同步MOS的VGS,下面为VDS

2017/11/10 19:42:00
29
心如刀割
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LV9
军长
空载芯片就已经发热很严重了。求救啊
2017/11/12 13:53:29
30
心如刀割
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LV9
军长

继续求助,问题依旧。

要么就是输出=输入,要么就是带载烧IC。

就算有干扰,也不至于这么严重吧

2017/11/13 13:26:23
31
心如刀割
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LV9
军长
无头绪时还得多看规格书。
2017/11/16 18:56:27
32
心如刀割
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LV9
军长

方案实现 不了,改输出参数。

2017/11/18 22:30:39
33
qinzutaim
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LV11
统帅
楼主这么玩法,MPS的FAE估计会很郁闷
2017/11/19 06:36:21
35
心如刀割
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LV9
军长
呵呵,见笑了
2017/11/19 09:10:54
36
xidaole
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LV5
营长

输入等于输出时,上管导通就是个问题。

无负载,占空比那么大?

应是电路硬件,或者原理图有问题,好好排查。

2017/11/19 14:47:42
37
心如刀割
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LV9
军长
FAE说功率不能满足,我也一直奇怪,这么小的芯片,热量都怎么散去?虽说效率高,但损耗都是转化为热量的。还有这个芯片最大占空比是90%。
2017/12/13 22:02:16
46
心如刀割
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LV9
军长

是的。上管击穿导通。

峰值超过耐压,layout引起的干扰。

2017/12/18 08:25:01
77
心如刀割
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LV9
军长

之前坏掉的芯片,还有几个丢掉了,也不便宜啊。

后羿的 MOS 倒是一个没坏。质量还可以,即使耐压超了安全值都没坏。

2017/12/29 20:21:38
128
心如刀割
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LV9
军长

对比了东芝的 MOS 和后羿的 MOS,虽然封装和规格不一样也没在同一台机上测试,没有什么可比性,但还是略算了一下。

 HY1908D  为 80V / 90A,  Rds(on) = 7.8 mR |VGS|=10V   , 

对比东芝 93A的MOS   Rds(on) =4.5 mR  |VGS|=10V

使用东芝的MOS略高一点,毕竟电流大一点,导通电阻也小一点。

但是也说明一点,后羿的 MOS也算可以,比东芝差不了多少

2017/12/29 20:28:52
130
心如刀割
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LV9
军长

看着飞线就恐怖,所以说小电源学问也大啊。

2017/12/13 19:27:02
40
心如刀割
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LV9
军长

虽然功率不能满足要求,但还是可以降额使用的。

已经更改输出为48W,12V4A输出已调试成功,后续将上测试结果。

2017/12/13 20:12:50
41
心如刀割
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LV9
军长

PCB-TOP

2017/12/13 20:14:53
42
心如刀割
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LV9
军长

底层,只用了双面板,没用4层板,加上Layout技术大大的不行,所以将就着看了

2017/12/13 20:17:44
43
心如刀割
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LV9
军长

零件

MOS用的是后羿的HY1908D

2017/12/17 13:53:23
68
心如刀割
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LV9
军长

第二版撤掉了输入共模电感,方便布局很多,得测试EMC看看情况。

EMC的解决原则是 尽量先从布局布线上去解决问题,不行再加 LC 滤波或吸收之类。

一般芯片在设计的时候也会有这方面的考虑,也会有一定的对策。如11楼原理图里的R8,具体静待测试结果

2018/01/04 19:01:19
136
心如刀割
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LV9
军长
实际测试电感还是得加上去,不然EMC测试无法通过。
2017/12/29 20:24:00
129
心如刀割
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LV9
军长

第一版的产品,Layout技术没过关就是这样

2017/12/14 16:37:11
49
心如刀割
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LV9
军长

24V输入,12V输出的效率。

测试的是板端,FLUKE万用表测的电压。

2017/12/14 22:15:11
50
心如刀割
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LV9
军长

上面为使用铁硅铝磁环绕线做BUCK电感时测的效率,型号为A75-127。

使用如下贴片功率电感时,效率有所下降,温升高一点。

其实很多小电流的BUCK都使用这种电感了,很普遍。或许是我使用国产材料的原因

2017/12/15 08:41:51
51
lihui710884923
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LV8
师长
这种电感发热较严重,特别是大电流
2017/12/15 13:10:28
52
心如刀割
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LV9
军长

是的,不过很很国外的品牌做的也挺不错的,封装起来尺寸也不是很大,留点余量还是可以的。

这种结构,电流与电感就是反比了。所以要做大电流除非用新型的材质,不然就有点难了。

2018/01/14 21:36:50
165
心如刀割
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LV9
军长
多数DC-DC芯片的效率是取决于输入输出压差,所以想要更高的效率,得选择合适的器件。
2017/12/15 19:05:59
53
心如刀割
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LV9
军长

温升整体偏高,看来得花钱买好材料才行。

2017/12/15 19:07:06
54
心如刀割
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LV9
军长

图片怎么变了这样??

2017/12/15 19:12:20
55
心如刀割
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LV9
军长

好吧,QQ截图一下。

5为电感,3为HY1908,   6为芯片

烧机1天多了

2017/12/16 22:55:20
61
心如刀割
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LV9
军长

buck电路看似简单,特别是现在的芯片都是高度集成化,但是一旦频率提高了这么多,少则几百KHz,更高的还有几M,稍微不注意就会引起干扰。

可以说这次设计,在Layout的技术上学习不少。除了23楼提到的几点外,还有一些包括在设计其它电源也应注意的地方。

比如:

1、滤波电容最好是放在电流流经的路径上,这样才以发挥最好的滤波效果。

2、多分析电流的走向,热传递的路径,可以避免很多问题。

3、电流突变的网络远离敏感的信号线。

4、反馈取样点特别应注意取自相对稳定的节点

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

未完待续

2017/12/17 08:14:23
62
心如刀割
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LV9
军长
设计时更应多和FAE沟通,因为在器件的应用上,他一般都比我们有经验,需要注意的问题或预留的地方他们经常碰到,这样更好的避免返工,事半功倍。 当然,高手除外。但不熟悉的器件,还是多问问
2017/12/17 13:46:04
67
心如刀割
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LV9
军长
功率地和信号地的连接很在讲究,连接尽量靠近电容。
2017/12/21 16:17:45
101
心如刀割
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LV9
军长

5、发热位置的敷铜尽量大,不然热量无处可散,会导致器件本体温升过高,性能变差。

6、di/dt,dv/dt大的地方,要满足过流能力的情况下尽量小,以免干扰其它敏感源,如果距离足够远除外。这点和第5点也有矛盾,所以得折中考虑。

7、信号线尽量短并直接。

8、去耦电容尽量靠近芯片。

。。。。。。。。。。。。。

2017/12/22 23:07:47
105
心如刀割
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LV9
军长
9、布线时应避免直角,尽量倒角或圆角。
2017/12/18 08:37:07
78
心如刀割
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LV9
军长

换了更好的电感,温升测试已通过,原来芯片的温度高是被电感影响的,换了电感就很好了,温升只有40多度。

 下一步测试EMC

2017/12/19 13:16:45
81
心如刀割
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LV9
军长

测试辐射:

初测结果如下图,简单不忍直视。

2017/12/19 13:18:12
82
心如刀割
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LV9
军长

水平测试更差,曲线已经飞上天了。

2017/12/19 13:25:12
83
心如刀割
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LV9
军长

按事先想好的几个对策去改善,比如增加吸收,减小峰值。效果不甚理想。但是也有改善,起码水平已经变好了10 dB 

加大 R8 阻值:

2017/12/19 13:30:19
84
心如刀割
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LV9
军长

不得已只好增加零件来改善。

首先偿试增加输入共模电感

效果是很明显的。

2017/12/19 13:34:35
85
心如刀割
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LV9
军长

以为看到了希望,紧接着悲哀的是水平测试又超了

2017/12/19 13:36:05
86
心如刀割
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LV9
军长

整改还得折腾。。。

未完待续。。。。。。。。

2017/12/21 16:02:06
98
心如刀割
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LV9
军长

继续整改,共模,差模都用上了。

2017/12/21 16:04:40
99
心如刀割
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LV9
军长

效果也不理想。目标是有6 dB 的余量

2017/12/21 16:08:01
100
心如刀割
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LV9
军长

其实DC-DC 的EMC测试,输入的连接线也比较重要,线上加个磁环或用屏蔽线效果好很多,但是现实不允许,成本高了。

这次给自己的条件是最多只能加个小共模电感,所以还得想办法。

2017/12/22 10:45:05
102
心如刀割
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LV9
军长
这情况大家有无好办法改善?真让人头痛。
2017/12/23 16:23:16
109
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LV9
军长

继续寻找改善对策,趁有时间来学习一下电磁干扰方面的知识。

构成电磁干扰的三个基本条件:

1、存在干扰源

2、有相应的传输介质

3、有敏感的接收器件

三者缺一,那么电磁干扰就可以消除。

那么抑制或消除电磁干扰也可以从这三个基本条件去入手。

常用的方法有:减小干扰源、屏蔽、接地、滤波等

2017/12/24 20:41:09
110
心如刀割
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LV9
军长

屏蔽:

屏蔽能有效地抑制辐射电磁干扰。(即通过空间传播的电磁干扰)

(通过载流导体传播的电磁干扰称为传导电磁干扰)。

采用屏蔽的目的有两个:

一是限制辐射电磁能量越出某一区域;

二是防止外来的辐射电磁能量进入某一区域。

屏蔽按其机理可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。

在电源设计时,主要是采用全密封的金属外壳封装来实现屏蔽,达到抑制辐射电磁干扰的目的。

2017/12/24 22:16:17
111
心如刀割
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LV9
军长

电场 屏蔽:

电场屏蔽即是使干扰源发出的电力线与敏感器件隔离,电力线终止于屏蔽体。减少干扰源与敏感器件的耦合  。

如下图示的静电场屏蔽示意图:

2017/12/25 20:23:59
112
心如刀割
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LV9
军长

看看实验室的设备

3米暗室天线

2017/12/25 20:25:03
113
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LV9
军长

接收机:

2017/12/25 20:26:26
114
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LV9
军长

天线控制台,MF-7802

2017/12/25 20:28:53
115
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LV9
军长

辐射简介:

测试费用不便宜啊。羡慕自己公司有设备的工程师

2017/12/25 20:30:22
116
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LV9
军长
测试费用不便宜啊。羡慕自己公司有设备的工程师

看着这个单都感觉压力好大。测得过还好说,测不过那是没法交差了

2017/12/25 22:07:51
117
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LV9
军长

继续学习。

电场屏蔽主要是利用金属屏蔽体切断干扰源和敏感器件的电场耦合。关键也是要实现良好的接地。

2017/12/25 22:58:10
118
心如刀割
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LV9
军长

主要来学习一下滤波的技术:

    电源在输入端加接电源滤波器。从频率选择的角度来说,输入端电源滤波器属于低通滤波器。它能够毫无衰减地把直流功率输送到电源上,同时又能使高频干扰信号大大地衰减,以保护电源免受损坏。在实际应用中,它不仅封锁了共模噪声的传导路径,而且也衰减了DC/DC电源输入电流中的差模噪声。另外,该滤波器不仅限制进入电源的传导干扰,而且限制电源向电源母线发射传导干扰。通常,加接电源滤波器是抑制电源线传导性干扰最主要而有效的方法。

2017/12/25 22:58:48
119
心如刀割
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LV9
军长
这里,要加的也就是低通滤波器了
2017/12/25 22:59:40
120
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LV9
军长

关于滤波器磁环材料的选择: 

根据干扰信号的频率特点可以选用镍锌铁氧体或锰锌铁氧体, 前者的高频特性优于后者。锰锌铁氧体的磁导率在几千---上万,而镍锌铁氧体为几百---上千。铁氧体的磁导率越高,其低频时的阻抗越大,高频时的阻抗越小。所以,在抑制高频干扰时,宜选用镍锌铁氧体;反之则用锰锌铁氧体。 或在同一束电缆上同时套上锰锌和镍锌铁氧体,这样可以抑制的干扰频段较宽。

磁环的尺寸选择:

 磁环的内外径差值越大,纵向高度越大,其阻抗也就越大,但磁环内径一定要紧包电缆,避免漏磁。

 磁环的安装位置: 

磁环的安装位置应该尽量靠近干扰源,即应紧靠电缆的进出口。

2017/12/26 22:13:27
121
心如刀割
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LV9
军长
常用的电源滤波器有共模滤波器和差模滤波器。构成的形式有多种,但不论是什么形式,为了达到最佳的滤波效果,滤波器布局布线时,电容和电感的引线要尽可能短; 电感和电容要尽可能靠近; 接地线尽量短,且确保低阻连接。
2017/12/28 15:24:32
122
心如刀割
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LV9
军长

继续整改辐射,

VRETICAL已经可以了。

2017/12/28 15:29:32
123
心如刀割
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LV9
军长

HORIZONTAL 有改善,但余量不够

突然想到一个很严重的问题,是否我用的共模电感材质不对,对于更高的频段没有起到很好的抑制作用。

看来还得多补一下这方面的知识

2017/12/28 19:09:24
124
心如刀割
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LV9
军长

来总结一下这些天的测试整改情况:

1、对于DC-DC电源来说,加共模电感对EMC测试比较有用,效果明显。

2、电源的输入线影响重大,辐射可以通过导线发散出去,所以,对于DC-DC输入端的线越短越好。

3、减缓开关速度,降低dv/dt、di/dt ,但会影响效率

2017/12/29 15:11:31
125
weiyang_911
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LV2
班长
学习下
2018/01/03 19:47:47
134
心如刀割
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军长
共同学习
2017/12/29 19:55:12
126
心如刀割
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LV9
军长

铁氧体磁环主要包括镍锌铁氧体磁环和锰锌铁氧体磁环,不同材质的磁环对使用不同频率有着严格区分。

镍锌铁氧体磁环适合抑制高频段的电磁干扰;

锰锌铁氧体磁环适合抑制低频端的电磁干扰。

2017/12/29 19:58:58
127
心如刀割
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军长

铁氧体的磁导率越高,低频的阻抗越大,高频的阻抗越小。

可以根据不同的要求,选择不同的工艺制造磁环。

磁环在不同的频率下有不同的阻抗特性,一般在低频时阻抗很小,当信号频率升高磁环表现的阻抗急剧升高。

下次要试一下这种共模滤波器,

2017/12/29 20:35:00
131
心如刀割
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军长

DC-DC电源的 EMC 感觉确实难搞,接不同的输入电源效果都不一样,接电池输入、直流电输入或一般的适配器输入都试过,测试出来的波形差别较大,所以。。。。。。

各位如有好经验,不妨给我借鉴下,,目标还是 -6 dB

2018/01/02 19:03:40
132
心如刀割
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军长

好吧,测试是通过了,但无法达到预定目标,已经无对策了,暂时以这样结束EMC测试,期待下次改板能有好结果。

最终辐射测试结果:

2018/01/02 19:11:26
133
心如刀割
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军长

传导测试相对顺利点,一开始超了 20 dB,后面一招解决,简单。

2018/01/05 19:52:17
137
领衔00后
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LV1
士兵
传导有很多尖峰,如何解决?大神
2018/01/06 08:50:50
138
心如刀割
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军长