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双管正激电源结帖+新手入门贴
阅读: 2870 |  回复: 59 楼层直达

2019/02/21 22:04:57
1
川理学子
电源币:15 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:20
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连长

QQ截图20160321155901 【有奖试用】英飞凌40W准谐振反激电源有奖试用招募

QQ截图20160321155901 【精选内容】管理员用心整理的有含金量的帖子 请速来围观


哈~哈~哈~哈。。。。

终于可以给这个电源结贴了,不用太监了。、

      从上学期开始接触隔离式开关电源就开始设计制作这台电源,中间大大小小遇到了太多的坑和麻烦,这也说明了我的能力确实还不够。

~~~~~这个电源整完就准备出去找饭碗了

      开这个帖子主要是想把之前开的两个帖子在这里结贴了,做事情就要有始有终嘛~~~

      同时也在这个帖子里谢谢这个电源一些参数的设计过程,虽然隔离式电源我也才触摸到一些门槛,不过把我在这过程中犯的错误以及遇到的问题和解决的办法贴出来对于后面新入坑开关电源的人来说还是可以参考参考的

电源网-璐璐在2019-02-25打赏该贴 +5 电源币 打赏理由:

2019/02/22 09:53:41
2
hylylx
电源币:93 | 积分:40 主题帖:2 | 回复帖:1414
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军长
不明觉厉
2019/02/22 10:44:37
7
川理学子
电源币:15 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:20
LV4
连长
还望大佬能够多多指点下小弟,嘿嘿嘿!
2019/02/22 10:00:45
3
搞电源的你们伤不起啊
电源币:0 | 积分:4 主题帖:1 | 回复帖:4
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班长
东西呢
2019/02/22 10:43:57
6
川理学子
电源币:15 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:20
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连长
昨天晚上帖子审核去了~更不了,噗噗噗
2019/02/22 10:14:20
4
电源网-璐璐
电源币:1090 | 积分:64 主题帖:218 | 回复帖:1453
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司令
沙发,坐等更新
2019/02/22 10:43:28
5
川理学子
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连长
居然抢我的沙发~
2019/02/22 20:59:08
8
川理学子
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连长

  更新一波~~~~ 

  白天去实验室折腾去了,宽范围输出的电源环路调起来太头疼了,低压输出的时候占空比太小了,波形都不连续了,啊~~~头疼。

  算了,还是直接整干货吧

  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

  ~~~~~~~~~~~~这是一条华丽的分割线~~~~~~~~~~~~

  ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

  废话就不多说了,直接开整吧!!!!!!

  这个电源有些地方还没有完善好,程序也还在头疼中,所以还是先上设计过程吧。

  大致的设计思路如下:

  1、给定输入输出电压,输出功率。

  2、确定好拓扑结构

  3、确定功率管和磁心

  4、设定工作频率

  5、计算参数

  6、设计原理图,完成PCB

  7、制板调试

  8、完成制作,大功告成

2019/02/22 21:07:26
9
川理学子
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LV4
连长

   。。。。 接上贴。。。。。。

    现在这个电源基本参数如下

    输入电压:AC 195V~250V

    输出电压:DC 5V~50V

    输出功率:额定250W(最大300W)

    输出纹波:满载下小于100mV(20MHz带宽限制)

    设计效率:85%(220V额定输入)

   

2019/02/22 21:23:53
10
川理学子
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LV4
连长

   基本输入输出参数确定好后就可以计算很多工作参数了

  参数计算就从输入到输出这样来吧。

   首先就是保险丝,电源最大会输出300W的功率,效率也0.85来算可以得到最大输入电流 Imax=300/0.85*195=1.8A

  最大1.8A的输入电流,考虑到上电时的浪涌电流以及瞬时过功率等,这里选择3A的保险丝应该没问题

  然后就是EMI/EMC需要的共模电感和X、Y电容,对于这方面我也是一个小白,就~~~~略过吧

  接下来是整流桥,因为整流桥是半导体器件,在长时间工作时要确保它的温升不能太高,所以整流桥的余量我选的比较大,这里我选用的是8A的KBU810。

  理论上6A的桥也足够了。

  

2019/02/22 21:30:39
11
川理学子
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LV4
连长

   整流桥后面是高压滤波电容,它的容量我也是根据大佬推荐的单电压1~2uF/W、全电压2~3uF来选择的,我用的两个450V/220uF并联

   得到440uF,长时间出250W的功率应该没压力吧

2019/02/22 21:50:47
12
川理学子
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连长

    接下来就是重头戏了

   现在开始计算开关管和变压器的参数,估计很多刚入坑电源的都在这里卡过,尤其是变压器的参数,卡了我很久。所以我把

   这两个参数的计算过程尽量详细的列出来,希望能够对这方面还有疑惑的朋友提供些帮助。计算出来的参数可能不是最优的

   不过还是能够保证电流可以正常的工作

   闲话不多说~开整

   在计算这两个参数之前要先确定一个很重要的参数-----开关频率

   为什么说开关频率很重要呢?因为后面几乎所有的参数都是根据开关频率算出来的。所以在这之前要给定一个合适工作频率。

   现在正在调试的板子上我给的频率为60K,当然50K、70K、也是可以的,开关频率高一些可以减小初级匝数,但是相应的

   磁心损耗和开关管损耗会上升,开关频率低了初级匝数会增加对应的铜线损耗也会增加,所以这个度需要自己把握咯

2019/02/22 22:38:20
13
川理学子
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LV4
连长

  开关管参数计算:

       开关管耐压:因为拓扑结构选用的是双管正激,在磁复位时每个开关管最大承受直流母线电压的电压应力,最高AC输入为250V,整流滤波  后的直流母线电压为350V,理论上500V的管子就足够用了,不过在这里我选用的时最常见的600V管子。

      开关管电流:计算开关管的电流应力时需要一个最大脉宽D,此处设为D=0.4。在最低输入电压下,流过开关管的电流最大,可根据此电流选择开关管的耐电流。最低输入电压下,流过开关管的最大平顶电流为 Ipft = 3.13*Po/Vdc (此公式在开关电源设计第三版第50页有推导), 计算得到最大平顶电流为2.85A,对应的有效值为Irms=Ipft*根号D=1.8A。考虑到MOS器件的发热以及功率过载,耐电流选为峰值电流的3~5倍左右是个合适的数值,这里可以选择耐电流为10~15A的MOS管。

      耐压和电流确定好以后,就可以选择MOS管了,600V 10~15A的管子型号有很多,我选用的时TO-247封装的STW20NM60,20A600V的管子,X宝上买的拆机货每颗才1.88RMB,买他主要是便宜,炸起来不心疼。而且拆机货一般来说不会太假

2019/02/22 23:29:15
14
川理学子
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LV4
连长

  变压器参数计算:

        磁心选择:最大输出功率为300W,考虑到磁心温度升高后功率容量会下降以及瞬间或短时间内的功率过载、变压器转换效率等,磁心功    率   容量需不小于350W,这里选用PQ4040磁心,查磁心表格得到的参数为

                    功率容量:Pt=596W(100KHz)

                    磁心中柱面积:Ae=201mm2,

                    窗口面积Aw:= 326mm2。

                    AP值为:AP=6.55cm4。

         线径选择:在选择线径前需要确定一个参数------电流密度。电流密度选取和冷却方式及变压器温升相关,非风冷的情况下一般不超      过 8A/mm2 ,这里选取6A/mm2 。开关频率之前设定为60K,通过查表可以得到在此频率下的集肤深度为0.26mm,因此初级线圈可以采用  0.4mm的铜线绕制。上面计算得到流过开关管的最大有效值电流为1.8A,除以电流密度得到所需的铜线截面积为0.3mm2,所需股数为 n=

 0.3/3.14*0.2*0.2=2.38。取整n=3。

        匝数设计:在频率、最大脉宽以及磁心确定好之后,原边匝数就可以根据电磁感应定律得出Np=Vdc*D*T*100/Ae*dB

                       Vdc为最低直流电压=275V,单位V

                        D为最大脉宽为0.4

                        T为60K频率下的周期=16.67uS

                        Ae为磁心中柱面积 = 2.01cm2.

                        dB为工作时最大磁通变化量,由于铁氧体的饱和磁通大概在3200G(0.32T)左右,因此dB取值一般小于2000G,此处取

                        1500G。

       可以得到初级匝数:

                      Np=275*0.4*16.67*100/2.01*1500=60.8,取整为60匝。

       初级匝数确定后就可以得到次级匝数Ns了,根据次级两端电压Vom=((Vdc-1)*D)*Ns/Np,再加上次级输出二极管会有1~2V压降取为2V,    可以得到次级匝数为:

                          Ns=(Vom+2)*Np/(Vdc-1)*D=28.4匝,取整为28或29匝。

       次级电流为初级电流折射到次级的电流,初级最大流过1.8A的电流,因此次级最大会有3.6A的电流,需要的铜线截面积为0.6mm2.使用0.4mm的铜线绕制需要6线并绕28或29匝。

       到此,整个变压器设计基本完成了,整个电源中最关键的设计也就完成了

2019/02/22 23:50:57
15
川理学子
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连长

       快熄灯了,今天就更新到这里了,希望大佬们看到这里能够轻点拍砖,我也不太清楚上面的计算有没有错误,有错误的话还请大佬   们能够指点下小弟把它更正过来

~~~

~~~~

~~~~~

        好奇怪,我的字体明明用的大号的字体,发贴出去就变成小字体了,字太多太小了看着眼睛有点难受~~~~公式哪儿家的字体底色也不见了,难道     是出BUG了哇??

 上几张今天调试的波波照片

  输出46V1.13A时的输出二极管对地波形和纹波测试,因为输入串了200W的白炽灯,所以这时占空比基本拉满了,二极管输出电压也只有       118V了

忘了这是多少电压输出的纹波测试了

48V时次级绕组波形

应该是40V输出时的输出二极管对地波形

这应该是17V左右时次级的输出波形

2019/02/23 22:28:01
16
川理学子
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LV4
连长

   继续更新

   ~

   ~~

   今天去实验室把画好的PCB腐蚀了出来,热转印效果不怎么好,到处都是小坑,还得用油墨笔涂一遍

     热转印出来的板子

  

  趁着腐蚀的这会儿功夫又去重新绕了一个驱动变压器,绕好之后去看~嘿!刚好腐蚀完

  用砂纸将墨粉打磨干净后金光闪闪的~~~

 

 PCB板制好后差不多一下午就快完了,抓紧时间装了下元件,还是没有装完

 还剩了些小东西没有焊上去,边装边测试驱动和小板,所以费了点时间。那个散热片买小了,放在那里~~~嗯不怎么顺眼

 

      测试驱动小板的时候有个小插曲,TL494驱动小板焊接好了后上电没有波波,但是振荡器已经开始工作了,仔细阅读了下器件手册,又在群里请教了下后发现TL494的PWM控制逻辑和3525、3842这些是相反的,误差放大器输出电平越高,输出占空比越小。我的PWM是从E极取  得,看来明天得重新做一个494的驱动板,用3845做的驱动板上电后一切正常,能够发出正常的波波

     驱动MOS管用的下图这个驱动电路,这个驱动电路有点问题,R12 R23那两个电阻需要换成二极管,不然上电后电流巨大,改正之后在MOS端测得驱动波形如下图~~~嗯!!!感觉不是特别良好。。。。。。比我之前用的正负电压驱动的波波还差

 

2019/02/25 16:41:04
17
川理学子
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连长
今天上电测试了下效率,基本正常的,输出功率在80W以上时效率基本都在0.85以上了。
2019/02/25 16:42:00
18
川理学子
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连长
手机APP不知道怎么上传图片~so~晚上上测试图
2019/02/25 22:40:54
19
川理学子
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连长

 今天测试了下效率,输出功率大于60W的时候效率基本都在80%以上了

  效率测试条件是恒定10欧负载,在不同输入功率下进行测试的。没有电子负载只能这样搞了

   

    输出48.1V 4.68A时的纹波和输出二极管波形。

  

   续流二极管的尖峰吸收和效率是不是只能二选一啊?吸收加大了效率就下降了~~~

  无敌的尖峰~~~

  

现在这个电源的问题是负载调整率不好~不知道是不是输出走线太长了,明天去埋点铜线试试。。。。

  

2019/02/25 22:47:52
20
川理学子
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连长
  晚上的时候以225W的输出功率老化了快两个小时,用14V0.15A的风扇给二极管和变压器散热,变压器温度维持在45度左右,二极管一点儿都不烫 ~~  有点神奇,两个开关管依靠一个200*35*10的散热片自冷,上管温度最高52度左右,下管温度47度左右,输出电感和电容基本都不烫二十  多度
2019/02/25 22:56:43
21
川理学子
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连长

  上一手PCB图?

  现在测试的PCB

 

优化了发热元件布局后准备打样的PCB

  想D一个功率大一点的恒流电子负载出来自己测试用了~~~~用电阻串并联做负载一点儿都不方便

  6个IRFP250或STW20NM60做250W的电子负载不知道能不能行~~~准备画板子去,头疼~~~

2019/02/25 23:07:24
22
川理学子
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连长

  模拟控制部分的调试基本就完了,准备撸代码了,代码撸出来后电源就可以数控啦。。。

  参考电压哪儿加了两颗下拉电阻,程序飞了后DA芯片不给基准导致反馈出问题,,,,直接不让你输出

  

2019/02/27 23:36:44
23
川理学子
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连长
这个代码撸不动了~今天调DA调了半天都没输出~~~~崩溃呀。哪位大佬用过MCP4822这颗DA啊?感觉是驱动没有写对~
2019/02/27 23:36:44
24
川理学子
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连长
这个代码撸不动了~今天调DA调了半天都没输出~~~~崩溃呀。哪位大佬用过MCP4822这颗DA啊?感觉是驱动没有写对~
2019/02/28 15:14:05
25
川理学子
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连长
代码快撸完了,不知道可不可以传视频上来,可以的话到时候上传一个视频~哈哈哈
2019/03/02 17:04:27
26
流淌的歌声1104
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连长
楼主威武啊,软硬通吃我也想搞一个300W充电器,还没下手,一是第一次高正激,成不成功心里没底,二,主要是太懒了
2019/03/02 18:38:58
27
川理学子
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连长
哈哈哈,加油加油,准备单管正激还是双管正激啊?程序我也不太擅长,好在这个电源的控制程序不是特别慢还能自己写
2019/03/02 19:13:24
28
川理学子
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连长
欧耶~程序基本完了,就是显示还有点小问题,明天就阔以和电源板一起调啦,哈哈哈哈~贼开心!
2019/03/02 23:38:43
29
川理学子
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连长
单片机的控制板是独立出来的,显示用的LCD1602,用的时候才发现位数不太够,所以显示界面不太友好,但是还是能辨别基本的输入输出参数,后面改版的话打算用LCD2004,这个位数绝对够了,嘿嘿嘿嘿~
2019/03/03 00:16:07
30
川理学子
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连长

 单片机用的宏晶公司的STC8A8K62S4A12,这款单片机带有16通道12位的内部ADC,不过常用的还是以P1口做ADC采样

 单片机板

东西不多,一个7805稳压,一个MCP4822的DAC芯片,再加431做的ADC基准源和几个按键就没东西了

PCB图

 调这个单片机的ADC采样太让人伤心了,对比手册写的ADC采样就是不对,显示出来的数字不正确~~~~太头疼了

 按键控制DAC输出能够正常的显示输出,这个DAC输出还是很准确的,精度基本在0.1mV。。。。。。

 来一个在寝室拍的按键控制DAC输出的视频~~~~~~能听到背景音乐的话请忽略它。。。忘了关音乐了

http://www.dianyuan.com/index.php?do=community_post_create&tid=2449883&pid=4234836

http://www.dianyuan.com/index.php?do=community_post_create&tid=2449883&pid=4234836

咦~~~~传上来居然是网址~~~~

2019/03/03 00:19:58
31
川理学子
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LV4
连长
呃呃呃~好像链接有毛病???那就忽略它吧~~~焊接有点丑,不小心把孔钻大了,只能怼锡上去咯
2019/03/03 01:26:00
32
川理学子
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LV4
连长
啊啊啊啊~好气啊~这个ADC采样显示就是有毛病~啊啊啊啊要疯了~
2019/03/03 10:22:42
33
唐军_2019
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LV1
士兵
楼主厉害,跟着学习
2019/03/03 11:39:46
34
川理学子
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LV4
连长
有点小郁闷,,,,,照着ADC寄存器写的ADC程序居然不能让ADC工作~~一直采样不了。
2019/03/03 19:08:55
35
川理学子
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连长
哈哈哈~数控稳压还是挺准的,用五位半的台表测量基本都在0.03~0.04之间波动,在修改修改DA就可以啦。那个ADC采样显示真的让我伤心,还是没有弄出来。
2019/03/04 17:45:44
36
川理学子
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LV4
连长
今天去成都了,学校安排的实训,实训完差不多两周以后了,所以单片机和主电源一起测试的数据最近两周更新不了咯,正好把PCB在优化一下然后打样,嘿嘿嘿~
2019/03/07 10:42:13
37
change0806
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LV6
团长
楼主真是厉害,一个人能写这么多出来啊。后面的电感怎么计算呢
2019/03/07 15:15:26
38
川理学子
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连长
忘了写输出电感和输出电容的计算了,后面补上,等回学校了和测试视频一起整,哈哈哈。
2019/03/07 23:08:27
39
川理学子
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LV4
连长
验算了一下,发现PQ4040的磁芯跑500W的功率貌似都可以~所以,要不要搞一波事情呢?嘿嘿嘿~
2019/03/08 14:08:25
40
weijr
电源币:93 | 积分:0 主题帖:17 | 回复帖:120
LV5
营长
支持LZ,给你点赞,坚持写完!
2019/03/08 14:14:06
41
川理学子
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LV4
连长
来,一起炸鸡。
2019/03/09 15:34:30
42
川理学子
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LV4
连长
之前ADC采样显示的问题应该找到了,等回学校了再去验证下。
2019/03/10 01:05:39
43
川理学子
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LV4
连长
PCB改版基本完了,准备发PCB打样了,程序可能还会继续修改,之前用的独立按键,现在准备用4×4的矩阵按键,包括0.~9的数字键,小数点,设置键,模式键和确认键
2019/03/10 01:08:35
44
川理学子
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LV4
连长
这样用起来就很方便了,想要输出多少电压多少限流直接键入就可以了,难得去按半天,就是程序不太好写~又得头疼了,啊~啊~啊~
2019/03/10 19:22:34
45
川理学子
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LV4
连长
等PCB回来了,把参数调整好了后会把参数更新到原理图上,到时候要不要和PCB一起分享走一波?因为做的是毕业设计,所以程序现在不太好分享出来,不过PCB上数字控制和模拟控制都有。调试的时候会把调试的过程帖上来,同时说说在做这个电压当中遇到的一些坑和犯的错误。
2019/03/10 22:58:23
46
川理学子
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连长

SCH PCB PDF

小弟的Layout能力确实有限,PCB布局走线还有很多不足,只能保证每个网络都走通了。这次只是优化了采样部分的走线和改了下MOS的驱动,原理图里面的参数是之前调试的参数,有需要的朋友阔以下载下来看看

2019/03/11 13:14:26
47
川理学子
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LV4
连长
PCB发出去打样了,估计14号就能到了,15号就能回学校折腾了,哈哈哈。
2019/03/13 13:08:32
48
清风明月m
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LV2
班长
你好,我想请问一下电压反馈电路的问题,FB那里后面不用接光耦反馈吗?还有那里的二极管D14是怎么工作的?这部分不太理解,请教一下..
2019/03/13 13:17:38
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川理学子
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LV4
连长
我把控制芯片放在低压侧的,共的低压地,所以就不需要用光耦隔离了,直接运放误差方法后将反馈信号送给控制芯片就可以了,两个二极管就是恒压限流用的,正常的时候只有恒压或限流。
2019/03/13 14:27:00
50
清风明月m
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LV2
班长
你好,但是我看您的电路图采样的运放供电的地是次级的地,这样反馈信号的地应该是次级的地才对呀,然后您是把FB接到384x的2脚吧?不应该是二极管后接光耦和电阻再送回控制芯片吗?
2019/03/13 14:39:47
51
川理学子
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LV4
连长
额~可能你还没明白我的意思,我的PWM芯片是放在低压侧,共的次级的低压地,所以反馈就不用光耦了,直接运放加二极管就可以了。
2019/03/13 14:46:21
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清风明月m
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LV2
班长
懂了,没注意看,你芯片的地是和次级地共在一起.....
2019/03/13 15:02:10
53
川理学子
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LV4
连长
哈哈哈,芯片部分原理图里面没有,做的是小板,这部分想用啥就用啥,用对就可以了,哈哈哈。
2019/03/15 11:30:28
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清风明月m
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班长
老哥,还有一个问题,就是恒压电路那里,就是正常时候运放输出多少?我试验了一下发现这部分成了比较器,正常时当V-REF端比ADC-V这里高时输出0,当V-REF比ADC-V高时输出高,那这样子当负载加重时输出电压下降,这部分电路是怎么进行调压的?请问可以解释一下吗?比较疑惑这里....
2019/03/15 11:34:05
56
川理学子
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LV4
连长
哈哈哈~和我当初一样走进误区了,这个东西叫做误差放大器,是进行误差放大的,所以输出的是连续的模拟信号,具体输出多少电压和PWM芯片以及当前电压电流相关
2019/03/15 11:43:03
57
清风明月m
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LV2
班长
有点类似差分放大电路的PI调节器,但是我仿真和搭那部分电路测试都没发现能连续输出,难道不能开环测试?所以比较疑惑....
2019/03/15 11:45:05
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川理学子
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LV4
连长
不能开环,误差放大器的补偿元件是必须要有的,没了就真的成了电压比较器了
2019/03/15 11:50:12
59
清风明月m
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LV2
班长
明白了
2019/03/15 12:09:34
60
川理学子
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LV4
连长
嘿嘿嘿~
2019/03/13 19:04:08
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川理学子
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LV4
连长
PCB样板回来啦,比预期的快了一天~15号回去了就可以撸板子了,哈哈哈
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