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200W 数控降压光伏最大功率跟踪电源求助!(已补波形图)

小弟纯菜鸟一个,刚接触电源设计,因为手头有一个项目--光伏发电并网装置。现在正在制作并调试的是最大功率跟踪模块。简要介绍下:最大功率跟踪模块采用传统buck构架,后期可能采用同步降压,进一步提升效率。

现在完成的部分是单片机输出占空比可变的PWM波,频率50K,采用开环控制,主要实验模块的带载能力和效率,用一个电位器调节输出占空比,用MOS驱动器实现自举推动高端MOS。目前模块工作还算正常,输入200W时输出有180多瓦,效率接近92%,用示波器测量输出端纹波(夹子夹输出地,探头接输出短),个人感觉可以接受,100mV左右。

现在有个很棘手的问题一直没法解决:电源地很不稳定,输出地与输入地之间有毛刺,表现为用示波器观察(探头夹子接输入地,探针接输出地,交流耦合),会有峰峰值10V以上的毛刺,但是均方根值很小,正负都有(输出地与输出端没有此毛刺)。

这个问题直接影响到单片机AD的采样,将单片机数字地与功率地在接地后,无论在输入端接地,还是输出端接地,输出分压电阻分压后的电压信号携带峰峰值为1V左右的毛刺(感觉很像是地线上的类型),严重影响到AD的采样,调了两天依然没有办法解决。

小弟纯菜鸟,由于今天没带相机,无法将波形贴上了让大家更加明白我的问题,所以文字有点多,想尽量把问题描述清楚。对于布板布线和环路计算什么的,我是一窍不通,但是很愿意学习,这一问题不能解决项目很难往下进行,所以还希望能得到论坛高手们的指点:

问题一:输出地与输入地之间的毛刺是必然的还是设计问题,如何能有效解决呢?

问题二:要是想进一步降低输出纹波,如何设计滤波电感和电容?

问题三:现在此模块输出纹波较小,但是输入端却被严重影响,输入纹波较大,影响到了电源,可以解决嘛?

谢谢各位高手不吝赐教!

这是输出端波形,交流耦合。

这是输入地跟输出地之间的波形,同时一根地线,出现这样的波形很是郁闷。

 

这是PCB图,很简单,献丑了,还请各位指教(现在确定PCB有严重问题,正在改画,其他问题还请各位多指教)

 

全部回复(20)
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2010-08-18 10:08
首先要解决掉你的第一个问题,再谈其他的。你的输入地和输出地不是同一个地吗?为何有如此大的干扰?这个毛刺的频率时时多少?有没有检查过layout?
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btclass
LV.7
3
2010-08-18 10:34

你的测量方法不对。你看见的是干扰。

讨论这些问题,根本无从下手,因为无图无真相。

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ATFATFATF
LV.3
4
2010-08-18 11:35
@btclass
你的测量方法不对。你看见的是干扰。讨论这些问题,根本无从下手,因为无图无真相。
那请问如何测量呢?示波器两端并联电容吗,那样就很小很小了....但是我用同样的方法测量我购买的一个DC-DC模块,输入地跟输出地之间纹波很小很小
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2010-08-18 11:37
@ATFATFATF
那请问如何测量呢?示波器两端并联电容吗,那样就很小很小了....但是我用同样的方法测量我购买的一个DC-DC模块,输入地跟输出地之间纹波很小很小

那不是纹波,那是干扰。不用并电容。检查你的layout

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ATFATFATF
LV.3
6
2010-08-18 11:40
@fly
首先要解决掉你的第一个问题,再谈其他的。你的输入地和输出地不是同一个地吗?为何有如此大的干扰?这个毛刺的频率时时多少?有没有检查过layout?
如何检测LAYOUT呢,走线挺粗的,不过有些弯曲,不是特别直,毛刺频率非常高,200K
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2010-08-18 11:44
@ATFATFATF
如何检测LAYOUT呢,走线挺粗的,不过有些弯曲,不是特别直,毛刺频率非常高,200K

走线要尽量的短,环路面积要小。最好能把你的layout发上来,大家帮你看看

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ATFATFATF
LV.3
8
2010-08-18 11:45
@fly
那不是纹波,那是干扰。不用并电容。检查你的layout
我有拍图片了,马上上传,小生刚做电源,不太明白layout具体指的什么,大哥可以推荐一些文章看看吗?
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2010-08-18 11:52
@ATFATFATF
我有拍图片了,马上上传,小生刚做电源,不太明白layout具体指的什么,大哥可以推荐一些文章看看吗?

layout就是PCB的走线.

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ATFATFATF
LV.3
10
2010-08-18 11:56
@fly
layout就是PCB的走线.

这个真是头疼的问题,呵呵,应该是走线的问题,就是功底不够啊,我把波形图和PCB图都上传了,您有时间帮看看,给点意见吗?

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fly
11
2010-08-18 12:00
建议你先看一下开关电源布线方面的资料.你的走线太乱了.
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btclass
LV.7
12
2010-08-18 12:40
明显地线没布好,犯了大忌。怎么能形成如此大的环路呢?要走最粗,最短,其它元件单点接地。
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ATFATFATF
LV.3
13
2010-08-18 18:32
@btclass
明显地线没布好,犯了大忌。怎么能形成如此大的环路呢?要走最粗,最短,其它元件单点接地。
看了一些开关电源布线资料,确实有严重的环路问题,谢谢!
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ATFATFATF
LV.3
14
2010-08-18 22:46

正在准备重新布板,效果回头发布,除了布局问题,大家看看还会有其他问题嘛?


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bpyanyu
LV.8
15
2010-08-27 20:38
@ATFATFATF
正在准备重新布板,效果回头发布,除了布局问题,大家看看还会有其他问题嘛?
输入以后先经过电容然后从电容那里再走到MOS那里,你这个图上可以把MOS和单片机位置反过来,让mos靠近电容比较好走线,先把主要走线弄好,其它的直线可以主要考虑下驱动的走线了,别的都给它们让路。另外,你的图上我没看到单片机到MOS的G极之间有电阻,开关太快的话就会在线上产生很大的毛刺,你试试加个小的电阻几欧到几百欧之间你试试。
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ATFATFATF
LV.3
16
2010-08-29 14:50
@bpyanyu
输入以后先经过电容然后从电容那里再走到MOS那里,你这个图上可以把MOS和单片机位置反过来,让mos靠近电容比较好走线,先把主要走线弄好,其它的直线可以主要考虑下驱动的走线了,别的都给它们让路。另外,你的图上我没看到单片机到MOS的G极之间有电阻,开关太快的话就会在线上产生很大的毛刺,你试试加个小的电阻几欧到几百欧之间你试试。
谢谢你的回答,图上的只是驱动部分电路,单片机在另外的板子上呢,现在更改了布线,地线上的干扰并没有改善,但是输出纹波比原来好一些,真是头疼......
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bpyanyu
LV.8
17
2010-08-29 20:19
@ATFATFATF
谢谢你的回答,图上的只是驱动部分电路,单片机在另外的板子上呢,现在更改了布线,地线上的干扰并没有改善,但是输出纹波比原来好一些,真是头疼......

在驱动线路上加个小电阻有没有试试呀,另外你测的时候有没有在示波器的头上并个小的电解电容和磁片电容呀?

还有就是MOS管上有没有加个缓冲的RC电路?

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ATFATFATF
LV.3
18
2010-08-29 20:57
@bpyanyu
在驱动线路上加个小电阻有没有试试呀,另外你测的时候有没有在示波器的头上并个小的电解电容和磁片电容呀?还有就是MOS管上有没有加个缓冲的RC电路?
示波器探头并上就没有啦,呵呵,但是我没有并去测我买的一个电源模块,是没有的,真是神奇。MOS上没有吸收,因为基本没有尖峰,用不着吸收,感觉,另外就是你说的电阻在新版上有加过的。现在比较郁闷是底线上的尖峰,很奇怪!
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bpyanyu
LV.8
19
2010-08-30 13:51
@ATFATFATF
示波器探头并上就没有啦,呵呵,但是我没有并去测我买的一个电源模块,是没有的,真是神奇。MOS上没有吸收,因为基本没有尖峰,用不着吸收,感觉,另外就是你说的电阻在新版上有加过的。现在比较郁闷是底线上的尖峰,很奇怪!
这个应该是测量的问题,可能跟辐射有关,你测别的没有并不能说明什么问题。
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jim li
LV.8
20
2010-08-31 09:19

把C2 挪到Q1就近位置,地线从板底走到C6,直接在C6两端测纹波.(要加4.7UF+104PF)

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ATFATFATF
LV.3
21
2010-08-31 10:18
@jim li
把C2挪到Q1就近位置,地线从板底走到C6,直接在C6两端测纹波.(要加4.7UF+104PF)
我测量输出波形很好的,这是地线上的波形
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