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【龙腾DIY】200W双向DC/DC电源设计

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banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-24 14:05:34
感觉风格有点乱哈,慢慢更新设计文档和调试过程,请各位多多教导。
强行插入个提纲吧
//========================================
1.背景简介
2.板子设计文档
2.1辅助电源设计(见3楼)
2.2主功率回路(见5楼)
3,板子调试
3.1辅助电源调试(见3楼)
3.2主功率调试(见33楼)
4.调试遇到的问题简介
其他~~~~
//========================================

1 、背景:孤岛上风光储能到400V动力电池,与车辆动力电池实现能量双向流动。
本是老板要盘下的活没有给盘到,我们实际没有400V的动力电池的条件,所以只能选择电瓶车的电池,电压等级24V,所以设计条件如下:
1、输入:16~32V/10A,
2、输出:16~32V/10A
3、输入输出12~16V保持监听状态,16~32V保持工作状态;
4、输入输出为26~24V,能控制横流输入或输出;
具体框图见下图:


其中辅助电源打算采用两种方案进行对比:

方案一:直接用反激电源,并且PWM时钟与DSP进行同步;
方案二:Buck+PushPull,实现多路隔离驱动输出; 因为时间关系暂时没能做了。
PS:看到论坛里有人做数字逆变器,我布局布线的时候突然想起来,这就是一个简单的H桥,若是稍微改动下,还可以做个简单的逆变器。说不定可以调试下。


系统采用两个PCB板子组合方式进行控制,
PCB1:电源去驱动等;
PCB2:DSP控制板。
其中PCB1的原理图分两部分,一部分辅助电源,一部分为驱动与信号调理。辅助电源已经画好贴出,驱动与控制正在考虑接口问题,还没有画完整。
其中PCB1与PCB2的接口有:
4路PWM驱动,1路时钟同步PWM驱动,
三路电压采样AD,三路电流采样AD,两路温度采样AD。


信号指示:输入输出低压过压限流指示;正常工作指示;


上驱动板电路原理图:

power Driver.pdf
请多多指正。
争取这周把板子画好,然后发出去,等板子回来,所有的参数都算好了,马上开始调试。




其它待补充。


由于鄙人才疏学浅,而坛子里大牛太多,所以恳请多多指正和指导。
后面持续更新我的设计和方案。










来两张实物对比吧,












嗯,非常糟糕很长一段时间没做实验也就没更新了。因为这段时间很多事情,家庭,情感方面,总感觉不如意,希望自己能坚强乐观点吧。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-24 14:59:01
 
使用反激的话,为什么还要保持同步?
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-24 19:59:58
 
避免电流采样在反激的开关尖峰点进行采样造成误差。
不过会尝 试下,不同步与不同步之间的差别,到时候实验了贴出波形对比下。
banyanhui
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LV3
助理工程师
  • 2014-10-24 20:24:31
 
先简单介绍下辅助电源的需求:
1、由于上桥臂需要隔离驱动,下桥臂可以共用一路驱动,所以一共需要三路隔离驱动,设计三路18V/-2V隔离驱动电路,负压使得MOSFET能快速关断。
2、DSP所需供电5V;
3、电流采样所需供电一路5V;(单电源供电);
4、外部继电器控制供电+12V;
5、自供电15V,以上,请多多指导。
原理图设计见附件:
附件好像不能添加原理图文件,转换为pdf上传。



反激辅助电源.pdf


设计文档:
1.输入参数:




















//==========2014年12月8日===============
参考设计文档见Design of 26.5W Isolated Flyback Converter.zip




环路设计就头疼了,参数完全是仿真仿出来的。
为什么我的电路,UCC2813D-1或是UC3845的Pin2接地,PIN1接PC817的PIN4就不行呢,就不停的打嗝呢?抓狂。




今天又看了一天关于环路的文档。


为什么有的环路设计说是360°,有的说是180°?为什么放大器要有180°的滞后?……


啊。。。。。
抓狂。真不知道怎么设计,看了参考文档和张兴柱的文章还是不会啊。笨死了,求救啊。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-25 08:32:02
 
1、RCD吸收的D串联一个1K的电阻,这个阻值肯定不合适。
2、R9用10K,也太大了。
3、Y电容用1uF,合适?
4、这个RTCT的参数,R太大C太小了吧?
5、辅助电源这么多路有的你调试的。。。。
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-26 16:58:42
 
嗯,RCD吸收是看一篇文献上讲的用RCDD吸收,效果可能比较好些,到时候可以调试看下。
R9到时候根据PCB的性能参数进行调整,若是干扰不大,可以用0欧电阻。
Y电容是瓷片电容,估计1n~10nf左右吧。
RTCT参数,根据建议选择的,Rt建议10k~150k之间,然后选择100k根据频率算的。
辅助电源应该不是难点。
梦开始的地方
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副总工程师
  • 2014-10-26 18:09:17
 
一般的电路都使用DD或者RCD就可以了, 如果用RCDD是不是很浪费啊
[url=http://cdn13.21dianyuan.com/attachments/jpg/2014/10/26/1414318103544cc81765705.jpg]
[/url]
如果可以我都是用DD来做的,关于这个部分我还看了其他类似的资料, 比如:
AC/DC高频开关电源中,在输出整流二极管侧加CDD无损吸收电路,对振荡尖峰具有很好的吸收效果.采用CDD无损吸收电路的高压直流电源,进行输出短路试验时,CDD吸收电路的二极管会损坏.通过在CDD电路中增加一个小电阻,使之变成RCDD电路后,可解决二极管损坏问题.通过理论分析和试验验证,分析了CDD电路的工作原理、短路损坏原因及RCDD电路改进后的效果.
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-26 18:42:30
 
你看的很深入,我记得看过一篇文章是分析RCD的不同匹配效果不一样,其中二极管选用普通二极管效果会更好些。具体哪篇文章我不记得去了,等我出了板子在找找看哈。
图中都预留位置到时候方便改版与对比调试。
梦开始的地方
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LV8
副总工程师
  • 2014-10-26 21:42:11
 
是啊,第一次使用RCD的时候,我不知道怎么设计参数,后来人家告诉我直接抄人家的,又告诉我可以使用DD来做吸收回路,还说了一大堆的原理,搞的我现在对具体的设计都不了解了,只知道用一个FR107
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-27 09:08:34
 
小功率的用普通的可能会好一些。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-27 09:07:37
 
你贴的这个图,跟你说的有什么联系?你看了那么请问CDD电路应该什么样子?串联R又应该在哪里串联?
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-29 21:53:57
 
我说的我是采用RRCD吸收啊,我也不懂DD与CDD电路结构该怎么样或是怎么工作机理,还恳请“
”帮忙讲解下。


串联R串联在D前,见图中R49,如果R49采用灵欧电阻就是典型的RCD吸收电路了。
b44d55
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副总工程师
  • 2014-10-27 10:39:57
 
无论是DD CDD RCD RCDD RCRD , 都有各自的优点和缺点,
我也分不清楚哪种更好, 只知道最常用的就是RCD, 至于在什么地方多加一个电阻或者二极管,有什么好处,大家都会有自己的见解, 没什么可比性
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-27 09:05:22
 
R9即使干扰大,也不可能用10K的,否则电流信号将滤波严重失真了。一般选择1K左右即可。
CT选择的太小,容易受分布参数的影响。

banyanhui
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助理工程师
  • 2014-12-7 20:10:26
 
现在已经调好。
驱动为+19/-1.5V,波动范围5%;
RCD,暂未加吸收,输入24V时,尖峰电源为52V;
到时候再试试RCD吸收看看。。。


请多多指导哈。
dreamhui
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助理工程师
  • 2014-12-8 19:19:36
 
环路设计。
电不死的小强
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副总工程师
  • 2014-12-9 20:23:53
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你这,一片DSP28335就要70多块钱。我们现在也在搞双向电源。不过是千瓦的最小
电不死的小强
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副总工程师
  • 2014-12-9 20:25:49
  • 倒数6
 
而且不需要4个MOS管,只要两个就够了。BOOST和BUCK,就上下两个管子的问题。
电不死的小强
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LV8
副总工程师
  • 2014-12-9 20:28:21
  • 倒数5
 
而且可以做成双极性的,效果更好。
活在梦里
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本网技工
  • 2016-6-21 11:47:34
  • 倒数2
 
楼主用的这个变压器设计软件是什么?
xkw1cn
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  • 2014-10-24 20:52:24
 
嗯;双向DCDC即可。如果两电池电压差别很大;可能需要隔离,否则;建议优选非隔离方案。
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-24 20:57:15
 
主功率设计文件:
主功率采用不隔离方案。
当输出蓄电池为20V时,随输入电压变化,控制模式的变化如下图所示。

接下来又是头疼的建模分析还有写程序了。
b44d55
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LV8
副总工程师
  • 2014-10-27 10:38:38
 
先从最简单的做起好了, 比如先做不隔离再做隔离, 再加复杂的那种辅助回路, 优化的那种
梦开始的地方
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LV8
副总工程师
  • 2014-10-26 18:01:50
 
从框图上来看,电路的设计还是很复杂的,希望楼主可以从最简单的说起,免得我这样的新人都看不懂理论知识,另外如果楼主有设计前的参考资料,可以一起给出来吗,也好知道思路
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-26 18:44:42
 
自己做的项目不多,没有固定的流程模式。只能根据自己的部分经验这样设计。所以恳请论坛里的童鞋多多指导。
梦开始的地方
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LV8
副总工程师
  • 2014-10-26 21:40:40
 
大家一起学习, 一起进步, 我是来虚心学习的, 只是希望你可以DIY的时候对于具体的设计可以说的详细些, 尤其是工作原理,我对那些文字的知识没什么兴趣, 只对实际的电路设计感兴趣
YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-27 09:09:57
 
看不懂文字,又如何能理解电路呢,又如何会设计电路呢
b44d55
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副总工程师
  • 2014-10-27 10:36:49
 
我做了近10年的电源, 基本都混在抄板里了, 每天就是坐在办公室里反复的用2种软件画PCB, 坐在灯下不停的试验插件, 饶变压器, 回家还要做单片机实验, 看电源书的时间都没有, 不一样过来了, 不过, 还是建议业余时间多去看看书
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-29 21:55:35
 
多谢过来人指教。
嗯,也是因为看多了书与别人的东西,所以想踏踏实实好好的自己DIY一个小小的实验。看不同的猜想会有哪些不同。
b44d55
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LV8
副总工程师
  • 2014-10-30 15:24:53
 
既然想踏踏实实好好的自己DIY一个小小的实验, 就争取把每个细节(如果非要要求视频不大现实啊), 都写的清清楚楚, 我觉得DIY里面最复杂的就是: 每个回路工作原理的解说和每个点的波形变化图
世纪电源网-冬仔
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  • 2014-10-27 08:54:59
 
期待更新~
蒋洪涛
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副总工程师
  • 2014-10-27 10:42:05
 
看了下,有点高升,不懂了
wxj1220
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高级工程师
  • 2014-10-28 16:14:35
 
最好有一个系统的提案,就像写文章一样,有个提纲,这样可以节省很多时间
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-10-29 21:56:11
 
嗯。好的。多谢哈。我试试哈。也恳请指导下哈。
b44d55
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副总工程师
  • 2014-10-30 15:26:57
 
要不这样, 你可以先列一个大纲, 就象书本上那种, 第一章,第二章, 先把楼全占了, 再引用每一个章去写每一个第几节, 这样思路也清楚, 知道哪里到哪里, 别人的讨论也只能占你的节里面, 不会影响到你的章里
dreamhui
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助理工程师
  • 2014-10-30 13:11:01
 
能否有比较详细的设计文档呢?
b44d55
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  • 2014-10-30 15:33:27
 
看了PDF, 真的很惊叹多脚芯片的画法如此艰难

YTDFWANGWEI
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  • 2014-10-30 15:50:56
 
什么乱七八糟的。
banyanhui
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  • 2014-12-7 20:12:34
 
请多多指导。
YTDFWANGWEI
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  • 2014-12-8 09:32:37
 
我说的是30楼,不是楼主你。
b44d55
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  • 2014-10-30 16:55:49
 
话要说回来, 指望把一个几十脚的芯片的电路图画成8个脚芯片的电路图, 的确不大现实, 针对每个引脚都要做一个标示才可以, 虽然减低了画图难度, 但增加了这么多的标示, 看起来的确没有8脚6脚芯片的电路图看起来清楚
b44d55
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LV8
副总工程师
  • 2014-12-9 11:43:41
  • 倒数8
 
楼主, 这水平比论坛上很多人都高啊, 很多人都不懂的欣赏

banyanhui
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助理工程师
  • 2014-12-6 23:15:36
 
今天调板子还算顺利,辅电安装设计和仿真的参数,运行直接通过,上几张焊板子调试的照片吧,希望自己能快点走出来吧。





banyanhui
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助理工程师
  • 2014-12-6 23:18:53
 
乱糟糟的试验台,希望不要不要有乱糟糟的心情。
祝各位永远健康快乐。
小凡凡
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副总工程师
  • 2014-12-7 22:54:02
 
一点都不乱,很干净很整洁!
b44d55
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  • 2014-12-8 17:23:31
 
主要是女人比较仔细
xkw1cn
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  • 2014-12-8 18:27:13
 
满桌的锡渣,随便放的样品。。。不过;作为试验台,还是可以接受的。
banyanhui
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LV3
助理工程师
  • 2014-12-8 19:47:21
 
还有更乱的没敢网上放哈。。。。。


banyanhui
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助理工程师
  • 2014-12-8 19:46:38
 
这还不算乱?O(∩_∩)O~
z478424795
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高级工程师
  • 2015-11-17 21:15:56
  • 倒数4
 
跟我的实验台比起来那就是,干净,整洁,哈哈哈
dreamhui
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LV3
助理工程师
  • 2014-12-7 20:04:49
 
LZ或许你添加些设计文档过程会更清楚些吧。


个人意见哈。
世纪电源网-冬仔
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LV8
副总工程师
  • 2014-12-8 09:37:07
 
少见的女工程师
b44d55
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第2个图是什软件
luck2013
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副总工程师
  • 2014-12-8 16:29:39
 
应该照相后面的也是个工程师,难道是有关系?
xkw1cn
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版主
  • 2014-12-8 16:49:02
 
这照片都不是一天照的!而且是晚上加班!!!
banyanhui
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助理工程师
  • 2014-12-8 19:50:04
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那必须的有关系哈,这年代没点关系咋行呢?大家说是把?
banyanhui
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LV3
助理工程师
  • 2014-12-8 19:51:43
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那必须的有关系哈,这年代没点关系咋行呢?大家说是把?
z478424795
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LV6
高级工程师
  • 2015-11-17 21:18:18
  • 倒数3
 
真是女工程师?,很好奇!
双向dcdc
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