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【测试分享】很吓人的车载同步BUCK电源设计
阅读: 8115 |  回复: 71 楼层直达

2018/06/08 22:10:56
1
154600
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LV9
军长
此帖被设为精华,作者+10积分

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    感谢电源网,感谢天边的邀请,哈哈~~

   趁着此活动把前段时间设计的车载电源分享一下;

其设计目的是用于汽车上多口USB给手机充电使用,或者停电时用电瓶供电给手机充电使用;

==============================

输入电压:10-60Vdc

输出电压:5Vdc

输出电流:20A

输出接口:多口USB A

效率:>95%(目标)

==============================

先上图和测试视频,后面再慢慢详解:

打样成品图

纯手工打造的样机实物图

测试视频连接:测试视频(直接点击即可)

电源网-璐璐在2018-06-11打赏该贴 +10 电源币 打赏理由:等你包装好了送我呦!!!

2018/06/08 22:41:56
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154600
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LV9
军长
占位
2018/06/09 10:52:36
3
154600
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LV9
军长

本次设计采用的是TI的方案,使用LM5117这IC来进行设计制作;

数据手册来一份:LM5117_datasheet.pdf

2018/06/09 10:59:22
4
154600
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LV9
军长

首先在TI官网的设计工具进行仿真设计:

就是这个网页版的设计工具了,但是它只针对自家的IC;

该工具可以提供相关原理图,PCB布局,BOM表等。

2018/06/09 11:02:18
5
154600
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LV9
军长

进行多种规格仿真,这样能够得到相关参数的变化,有利于自己调机:

这是输入13-50V ,输出10V10A的仿真参数。

2018/06/09 11:03:04
6
154600
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LV9
军长

这是输入13-50V ,输出10V12A的仿真参数。

2018/06/09 11:04:00
7
154600
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LV9
军长

这是输入24-60V ,输出19V10A的仿真参数。

2018/06/09 11:51:25
8
154600
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LV9
军长

今天翻了一下抽屉,原来的验证样机还在,

只是电感和MOS已经被改过了,不是视频中的模样了。

PCB采用双面板设计制作的,输出部分采用无电解方式。






2018/06/09 11:55:28
9
154600
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LV9
军长

输入采用了四个铝电解,其MOS设计是贴背面的,为了方便调试,先

焊接在正面了;IC集中布局在一角落。

2018/06/09 11:57:19
10
154600
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LV9
军长

电感的安装方式应该是卧式的,为了方便调试,先直接立着焊接;

输出接口采用双层的USB口,调试阶段直接用导线连接负载。


2018/06/09 23:05:00
11
154600
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LV9
军长

这是第一版的原理图;

基本上是参考仿真画的;

PCB如上图所示,大小为:45*78MM;


2018/06/09 23:08:58
12
154600
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LV9
军长

PCB顶层及其丝印;

 

PCB底层及其丝印;

2018/06/11 08:34:28
13
154600
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LV9
军长

初步设计采用塑料外壳,内置散热片的方式;

外形如下图所示,目前验证的PCB稍微有点偏大。

2018/06/11 08:52:10
14
s453208
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LV7
旅长
webench
2018/06/11 09:03:27
15
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:67 主题帖:210 | 回复帖:1437
LV10
司令
很吓人 很吓人
2018/06/11 21:55:05
16
154600
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LV9
军长
露露有没有被吓到啊
2018/06/11 21:58:26
17
154600
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LV9
军长

这是打样的第一版;

在原来手工版本上的布局有一些变化;

由于输入半径错误,导致四角挖空变成两倍大了

下一版进行优化。

2018/06/11 22:03:51
18
154600
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LV9
军长

焊接好的成品;

这个是整理好了,准备放入外壳里面的成品了;

再焊接调试前,有拍过视频;

测试视频3(点击即可)

2018/06/11 22:06:04
19
154600
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LV9
军长

控制部分细节照片;

主控是LM5117,带同步整流的;

输入滤波电容在原来基础上有减少。

2018/06/11 22:09:51
20
154600
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LV9
军长

电感采用铁硅铝27MM的磁环(导磁率60),1.2的漆包线两根并绕;

电感量在20UH左右。

2018/06/11 22:11:41
21
154600
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LV9
军长

输出接口采用双层USB口;

总设计3个双口,一共6个U口可用。

调试阶段,直接采用导线连接。

2018/06/11 22:16:24
22
154600
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LV9
军长

背面,直接采用TO-220封装的MOS贴装;

每个USB口下面都有分2压电阻,主要是为了适用苹果的设备。

2018/07/21 15:47:28
55
LEA_XQ
电源币:2 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:3
LV1
士兵
不好意思,看到開關頻率啦。
2018/07/21 15:46:17
54
LEA_XQ
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LV1
士兵

請問這個電路的開關頻率是多少???這個開關電源電路不需要考慮電感的 集肤 吗?

2018/06/12 21:45:46
23
154600
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LV9
军长

说明:

A:示波器一通道--测量SR BUCK电路中的下管MOS的VGS波形;

B:示波器二通道--测量SR BUCK电路中的下管MOS的VDS波形;

C:示波器三通道--测量SR BUCK电路中的上管MOS的VGS波形;

D:示波器四通道--测量SR BUCK电路中的上管MOS的VDS波形;

(上管采用隔离探头测试)

其测试接线如上图。

2018/06/12 21:48:29
24
154600
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LV9
军长

测试先从空载开始吧:

这是输入10V的情况下,输出5.2V的空载波形;

其波形对应如楼上探头说明所示;

2018/06/12 21:49:20
25
154600
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LV9
军长

这是输入12V的情况下,输出5.2V的空载波形;

其波形对应如楼上探头说明所示;

2018/06/12 21:51:17
26
154600
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LV9
军长

这是输入24V的情况下,输出5.2V的空载波形;

其波形对应如楼上探头说明所示;

2018/06/12 21:52:31
27
154600
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LV9
军长

这是输入36V的情况下,输出5.2V的空载波形;

其波形对应如楼上探头说明所示;

2018/06/12 21:55:10
28
154600
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LV9
军长

这是输入48V的情况下,输出5.2V的空载波形;

其波形对应如楼上探头说明所示;

2018/06/12 22:00:28
29
154600
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LV9
军长

接下来是带载20A测试:

这是输入10V的情况下,输出5.2V的满载20A测试现场;

其波形如下所示:

2018/06/12 22:01:39
30
154600
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LV9
军长

这是输入12V的情况下,输出5.2V的满载20A测试现场;

其波形如下所示:

2018/06/12 22:02:59
31
154600
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LV9
军长

这是输入24V的情况下,输出5.2V的满载20A测试现场;

其波形如下所示:

2018/06/12 22:09:10
32
154600
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LV9
军长

36V

这是输入36V的情况下,输出5.2V的满载20A测试现场;

其波形如下所示:

2018/06/12 22:10:53
33
154600
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LV9
军长

这是输入48V的情况下,输出5.2V的满载20A测试现场;

其波形如下所示:

2018/06/13 15:02:06
34
zwcyqxzcx
电源币:908 | 积分:13 主题帖:15 | 回复帖:216
LV6
团长

做得很好呀。。。

2018/06/13 22:57:26
35
154600
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LV9
军长

12V输入,空载开机波形抓取;

发现开机瞬间会有一段时间没有驱动波形;

2018/06/13 22:59:59
36
154600
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LV9
军长

输入12V,输出20A时,抓取开机波形;

同样也存在此现象,有待考究。

2018/06/13 23:01:24
37
154600
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LV9
军长

12V输入,输出先短路,再开机;

这是抓取开机时的波形;

2018/06/13 23:03:25
38
154600
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LV9
军长

12V输入,输出20A时,突然短路;

这是抓取的短路波形图,电源出现不断重启,并且输入基本没有什么功率。

2018/11/19 21:21:34
68
小小一棵葱
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:5
LV1
士兵
做了一个buck就可以得一个示波器啊,好幸福啊
2018/11/19 21:21:34
69
小小一棵葱
电源币:0 | 积分:3 主题帖:1 | 回复帖:5
LV1
士兵
做了一个buck就可以得一个示波器啊,好幸福啊
2018/06/16 18:55:40
39
sunnyjq
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
看起来很牛的样子
2018/06/17 23:19:16
40
154600
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LV9
军长

第三版的PCB;

优化了布局以及四角的半圆的大小;

2018/06/17 23:25:18
41
154600
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LV9
军长

其他基本不变,电感方面增加了热缩管;

2018/06/17 23:30:59
42
154600
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LV9
军长

2018/06/17 23:31:22
43
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长

2018/06/17 23:40:51
44
154600
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LV9
军长

背面基本无变化

2018/06/23 23:14:32
45
俊采星驰
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
顶起来
2018/06/23 23:14:32
46
俊采星驰
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:4
LV1
士兵
顶起来
2018/06/25 08:39:53
47
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长
感谢支持
2018/06/25 08:41:15
48
154600
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LV9
军长

周末有时间,自己DIY了一个外壳;

目前采用的是塑料外壳,如上图所示。

2018/06/25 08:42:35
49
154600
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LV9
军长

大概就是这样了,上面开的孔是电源指示灯。

输入直接用导线连接了,输出采用的是USB口。

2018/06/25 08:45:25
50
154600
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LV9
军长

一起六个USB输出口;

刀工不好,外壳削的坑坑洼洼的。

2018/06/25 08:47:29
51
154600
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LV9
军长

这边是输入和电源开关;

开关直接控制IC的VCC。

2018/06/25 16:05:17
52
尤小翠
电源币:31 | 积分:12 主题帖:36 | 回复帖:155
LV7
旅长

点个赞

膜双面板手工做能对齐的

如果支持快充就更好了x

2018/07/09 20:02:12
53
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长

感谢龙哥点赞;

后续有机会会加入快充协议的。

2018/12/13 13:14:47
72
hgjdggh
电源币:9911 | 积分:0 主题帖:3 | 回复帖:19
LV3
排长
“开关直接控制IC的VCC”,这样不太可靠吧!这种船型开关接触不是很可靠,控制强电还行,控制弱电时间稍久容易接触不良。
2018/07/26 20:19:19
56
wsyy1998
电源币:14 | 积分:4 主题帖:14 | 回复帖:42
LV4
连长
好吓人!?
2018/08/09 12:49:06
57
悲晓
电源币:0 | 积分:2 主题帖:3 | 回复帖:6
LV2
班长
从波形上看,信号关断时mos上有个尖峰电压。不知楼主有没有解决?
2018/08/11 07:27:59
58
大圣爱妖精
电源币:0 | 积分:5 主题帖:5 | 回复帖:28
LV3
排长
5V20A那么小的电感?效率如何?发热如何?每个USB口有做电流限制?
2018/08/27 09:27:37
59
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长

IMG_3939

感谢电源网及工作人员以及各位网友;

示波器已经收到了,现在进行一个简单的开箱。

IMG_3940

2018/08/27 09:28:55
60
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长

IMG_3941

其配件一应俱全;

主机小巧玲珑,方便携带。

IMG_3942

2018/08/27 09:31:51
61
154600
电源币:271 | 积分:53 主题帖:28 | 回复帖:486
LV9
军长

IMG_3943

做了一个简单的测试,各方面都正常;

日常测试已完全足够。

IMG_3944

最后还要感谢我们的天边小-姐姐组织这次活动,哈哈。。。

IMG_3945

2018/08/27 09:35:30
62
电源网-天边
电源币:156 | 积分:392 主题帖:58 | 回复帖:1136
LV9
军长
  恭喜鱼崽
2018/09/08 22:07:15
63
lojy
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
这示波器怎么来的?自己买的?还是天边送的?
2018/09/11 08:43:22
64
remond
电源币:2 | 积分:0 主题帖:1 | 回复帖:4
LV1
士兵
三个USB口需要按照5.2V/20A设计吗?
2018/09/11 20:04:08
65
hong_t
电源币:153 | 积分:1 主题帖:57 | 回复帖:110
LV6
团长
最后结果: 60V-5V, 20A时效率能达到95%吗?
2018/09/12 16:40:26
66
sclin00
电源币:0 | 积分:1 主题帖:0 | 回复帖:2
LV1
士兵

楼主有考虑均流吗?

好久没有见过自己刻板子来做试验的了,被楼主的精神感染,绝对是一个技术控。

2018/10/21 22:49:37
67
VME_ET
电源币:1 | 积分:0 主题帖:10 | 回复帖:48
LV4
连长
当初TI杯的时候,被LM5117搞得要生要死。。。。
2018/12/03 22:09:48
70
飓风横刀
电源币:0 | 积分:3 主题帖:0 | 回复帖:1
LV1
士兵
好牛的设计
2018/12/07 13:02:56
71
黄丙元
电源币:35 | 积分:3 主题帖:5 | 回复帖:268
LV6
团长
确实不错。
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