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【调试技巧】借自己一个项目,谈谈电源的调试步骤及技巧。

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Coming.Lu
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  • 2016-10-8 22:14:59
【调试技巧】借自己一个项目,谈谈电源的调试步骤及技巧。

在论坛混了这么多年,发现很多初学者往往在调试时,无从下手。
又或者遇到问题时,不知道怎么查找。
借自己的一个项目(纯属娱乐),把调试过程都记录下来给初学者做些参考。
这个项目,虽然主控IC是MCU,但基本的调试步骤也差不了太多(程序调试部分不分解)。

因为是同步更新,所以可能更新会比较慢,望大家谅解。
本贴主要是调试过程,故前边的画原理图,画PCB,都省略。

首先,焊样板,至于是所有元件都焊好,还是只焊一部分,这个都可以。
建议功率管不要装,或者磁性元件不要装,省得一通电就炸机。


习惯性焊上一个接线用的二极管。
不要小看这个二极管,有了它,在接入直流电源时可方便夹子夹,且容易看清正负极。
并且,接反了它还可以起到一定的防反接的作用。
这是刚刚来深圳时,在第一家公司就养成的习惯,是个好习惯所以一直保持。
接线二极管.JPG

接着,设置直流电源,这主要是验证信号各部分是否工作正常。
估计板上元件损耗约50mA,适当设置大一些电流,这里设为200mA。
这个电流值很重要,不要设太大,如果板子没焊好,电流设大了也容易烧元件。
DC12V电源设置.JPG

再次确认接线无误后,打开DC电源输出。
看电流是否正常,如果电流很大,则应马上关闭电源输出,检查接线是否正常,或板子是否有焊错。
这里,一次通电成功,所以没有检查这个步骤。
电流40mA,算正常。
DC12V电源读数.JPG


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Coming.Lu
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  • 2016-10-8 22:18:35
 
接着,检查各供电电压和基准电压是否正常。
比如,若是使用UC3843,则可以检查它的基准电压脚,是否有5V电压。

MCU供电电压,5V,正常:
5V供电.JPG

MCU另一组供电电压,4.3V,正常:
4V3供电.JPG

ADC基准电压,1.024V,正常:
1V024基准.JPG

基准电压,2.5V,正常:
2V5基准.JPG

基准电压,3V,正常:
3V基准.JPG
Coming.Lu
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  • 2016-10-8 22:23:06
 
写入程序,让LED全亮,正常:
LED显示.JPG

这些LED,本来在电路上是可以不用的,但为了方便调试,特意加上的。
主要是到后边调试程序时,用它来实时显示MCU工作状态。
这样,就好判断程序是否按照自己的意思在跑。

还有左边白色的6P接口,是个 SPI 通讯接口,也是为了调试时观察MCU状态用的。
后边调试时,会用到。
司马仲达
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总工程师
  • 2016-10-9 09:43:35
 
雁过留毛……
何仙公
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  • 2016-10-9 10:36:21
 
见者拔毛1根
司马仲达
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总工程师
  • 2016-10-10 09:34:49
 
就欺负我
qq80644864
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  • 2016-10-12 15:48:51
 
司马,见者有份啊
sleet1986
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初级工程师
  • 2016-10-9 10:28:44
 
欢迎继续
yqs410406496
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  • 2016-10-9 13:59:51
 
继续关注!
pizige5241
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高级工程师
  • 2016-10-9 14:53:29
 
关注中,,,
Coming.Lu
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  • 2016-10-9 19:23:35
 
继续,写入程序,使PWM输出。前边接入的接线二极管,正好可以用来给示波器接夹子。
要测试的点,全用短引线引出来。线不要太长,也不要太短。
太长了,容易摆动,碰到别的地方容易造成短路。
太短的话,焊接点容易受力拉块PCB,特别是焊在贴片焊盘上的时候。

PWM测试1.JPG



测试的短线,不要用太粗太硬的,这样也容易拉坏PCB。
由于用的细线,担心勾不好,线头都加了个锡珠,这样就可以勾得比较稳当了。
测试线.JPG


测试波形,这是IR2113输入脚上的波形。
IR2113原理图.JPG


感觉上升下降都比较慢,估计是输入电阻(该电阻没在图上)太大了。开关频率接近120kHz,对的。
若是用的通用IC,如UC3843,则对应的应检查它的振荡器的频率是否正常,同时可以测输出脚的PWM是否正常。
PWM_2113输入脚_慢.JPG

Coming.Lu
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  • 2016-10-9 19:28:46
 
将 MCU 到 IR2113输入脚 的电阻改小(改为100R),波形明显方多了,看上去可以接受。
PWM_2113输入脚_快.JPG


接着,检查IR2113两个输入端之间的死区时间(由MCU给出的死区)。
240ns,够不够,现在还不能确定,暂时先不理它。
输入死区.JPG


然后,检查IR2113输入和输出之间的延时,看是否太慢。
180ns,有点慢,但也没什么办法改善了,先将就用。
2113延时.JPG
Coming.Lu
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  • 2016-10-9 20:16:15
 
检查2相之间的交错相位,正常。
scope_401.png



测试CS电阻的滤波电路。
这里是两级RC滤波。
第一级是滤些毛刺,然后给IC做快速过流保护用。
第二级是把高频纹波滤掉,得到馒头波,用于给电路做 PFC。
CS电阻RC.JPG


先是用信号发生器输入100Hz三角波到R3处(此时10mR的采样电阻没装)。
因没有100Hz馒头波,所有用三角波代替。实际电路为负电流采样,所以输入波形也用负的。
黄色是输入波形绿色是第一级滤波后红色是第二级滤波后
波形的幅度和相位,基本没变,应该能达到要求。
scope_405.png


接着,输入100kHz三角波。
黄色是输入波形绿色是第一级滤波后红色是第二级滤波后
绿色的,幅度变化比较明显,红色的高频纹波也还较大。
看来,要减小R24(C7已经是22p了,无法再减小,只能减电阻)。
而为了能让第二级能更好的滤掉高频纹波,C12要加大
scope_406.png

Coming.Lu
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  • 2016-10-9 20:30:12
 
R24改为220R,C12改为104.
CS电阻RC.JPG


先检查100kHz时的滤波效果。

这时,第一级滤波的波形,幅度大约为输入波形的90%,基本没看到移相,可以接受。
第二级滤波,虽然还带点小纹波,应该也能接受了。

scope_407.png


接着再次检查100Hz时的效果,主要是担心第二级滤波后幅度下降,或是有移相。
若是那样的话,一定影响PFC对电流流形的检测。
从结果看来,基本没影响。
scope_408.png



Coming.Lu
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  • 2016-10-9 20:58:42
 
RC滤波验证后,验证后边的差分放大电路。
该差分放大电路,是将电流信号放大10倍后,抬高到2.5V基准,给MCU检测。
输入为100mV的幅度,得到的幅度只有380mV,明显不符合设计。
基准好像也不是2.5V。
scope_409.png


马上检查原先的2.5V基准电压,居然被抬高到3V了,这看来问题不小。
估计今晚没时间找出这个问题的原因,也就只能先到这里了。
洗白白去。
2.5V被抬高.JPG
Coming.Lu
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  • 2016-10-9 21:43:52
 
等热水的过程中,拿着板子又看了一下。
发现刚才测出2.993V的电压,是测的3V基准的位置,测错了。
这样看来,2.5V基准应该没有被抬高。
何仙公
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  • 2016-10-10 14:01:05
 
为什么看了波形就决定要减少1级R 和增加2级C呢?中间还有宝贵的逻辑关系需要深度挖掘
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 14:05:05
 
RC滤波原理,这个不用再重复讲吧。
其实,虽说是现场直播,但很多脑子里的思路一下子就过了,比较难重现。
比如说,大概估算一下要加多大,要减到多小之类,这些都是在心里有个大概估计的。

li297890758
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LV2
本网技师
  • 2017-1-8 09:10:19
 
陆工,这些调试方法都是自学的吗?包括示波器的使用
Coming.Lu
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  • 2017-1-8 10:56:34
 
有些也是从别人那里学的吧。
总之就是别人有什么好的东西,自己能学得来的,都吸收。
别人有什么好的建议,也都吸收。

比如,10多年前呆的那家公司,老板也会画PCB。
他说,画PCB时,元件格子走 25mil 线路格子走12.5mil 比较方便。
这样,线很容易从元件两个脚中间穿过。
因为,很多元件的脚是100mil 的脚距。25mil 就是它的1/4。

而且,元件格子走25mil 的话,很容易把元件摆整齐。因为,要是差了25mil,眼睛很明显能看出来。
不会像很多工程师走1mil那样,对半天不整齐,还要借助对齐功能。
这个方法,曾经介绍给几个PCB工程师,她们都接受不了,用1mil 习惯了。
所以,她们画的板,经常是一排元件,上下不齐,左右也不齐。
Halloxie
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本网技师
  • 2017-1-12 20:30:13
 
  有这么多图,楼主也很有心呐  点赞下。1楼1楼的看下来,看到9楼 我认为 要观察管子驱动前,不妨把 驱动电阻挑开  看到的跟预想的一样的驱动再接驱动到开关管。  防止炸馆。
标UI
  • 标UI
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本网技工
  • 2017-3-23 15:54:39
  • 倒数9
 
线直接焊上去行吗
Coming.Lu
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  • 2017-3-23 16:01:31
  • 倒数8
 
用线直接焊到哪。
焊到探头上么,或者是说焊到板子上。
焊上去当然更可靠,只是那样就不方便切换,或者想断开的时候又要焊。
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 18:54:01
 
继续。
为了更好说明问题,特意另画了个图(运放是MCU内部的,原电路图上不能体现)。
图中R3实际是装了1k电阻。
测试运放各点电压,结果如下:
差分放大电压1.JPG
分析如下:
1. 正负输入端电压差只有3mV,这应该是运放的输入失调电压,正常。
2. 负输入为353mV,R48另一端为0V,则输出理论上应该为:353*(10+1)=3.883V。
    实测为 3.887V,正常。
也就是说,运放工作是正常的。
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 18:58:18
 
接着,计算运放正输入端的电压是否正确。
因R47左边是 17mV,基准电压是2.503V,则运放正输入端应该为:
(2.503V-0.017V)/11+0.017V=0.243V
而实测是 356mV,明显不符。

Coming.Lu
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  • 2016-10-10 19:16:11
 
考虑到可能是我给MCU输入脚加的钳位保护电路影响(图上没画),把那部分改一下,测得结果:
差分放大电压2.JPG
1. 计算正输入端电压应为:
(2.503-0.011)/11+0.011=0.2375V
实测为 238mV,终于正常了。


其实,昨晚到今天,我想过很多可能性,还真没想过是钳位电路的问题。想了这些可能性:
1. 自己把电阻装错了(看了3遍,没错)。
2. 电阻有问题(这可能性很小)。
3. 因R24的存在,两边差分放大的电阻不对称,影响到了。
    但这电阻阻值很小,对47k来说,只相当于1%都不到,不至于影响这么大。
    并且,还用计算器算了一下,就算把R24阻值考虑进去,也不至于有这么大影响。
4. 以上三个问题排除后,就开始怀疑是不是MCU内部运放的问题了,比如超出了它正常的输入电压范围。
    所以,今晚一上来,就马上测各点电压,看看是否正常。
    经上边计算,确定该运放还是可以信赖的,也放心很多。要不这个项目有可能就因为这个运放而要大改了。
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 19:33:50
 
运放问题解决了,马上接上信号发生器和示波器,看一看是不是也正常了:
scope_410.png

100mV的信号,10差分放大并抬高到2.5V基准。
实测输出波形幅度约950mV,基本正常。(可能因测试设备等原因,有点误差可以理解)
波形也是在2.5V基准处,正确无误。
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 19:36:59
 
100Hz信号搞定了,再看看100kHz信号。
scope_411.png

波形稍有变形,幅度也只有800mV了(少了20%)。
移相也有一点点,约占周期的1/10吧,或者更少。
因这个波形是用来做限流保护的,所以也可以接受了。
Coming.Lu
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  • 2016-10-10 19:43:07
 
做保护的这组运放弄好了,估计用来做馒头波放大的那组,也好了。
实测如下:
100Hz,基本不用怀疑,信心满满。
scope_413.png


100kHz,“开关”纹波基本滤平了,没问题。幅度好像少了点,暂时不管它了。
scope_412.png

Coming.Lu
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  • 2016-10-10 20:08:10
 
今晚就弄那么多了,问题解决了,心情好,休息一下。
司马仲达
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  • 2016-10-12 10:24:17
 
有点移相了
Coming.Lu
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  • 2016-10-11 19:41:15
 
继续:
检测CS保护比较器是否能正常比较,功能正常:
scope_414.png


测延时,转高电平220ns,还行:
scope_415.png


转低电平160ns,不错:
scope_416.png

Coming.Lu
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  • 2016-10-11 21:00:59
 
折腾了一个晚上,终于让比较器输出,能触发到PWM,真不容易。因为是MCU部分,就不在这里分解了。只把测试波形贴上:

黄色是运放输出波形,当波形整体高于2V时,不触发PWM。
此时,PWM正常连续跑。
scope_419.png


黄色是运放输出波形,波形低于2V的部分,PWM被触发。
波形低于2V时,PWM停止工作。

scope_422.png


黄色是运放输出波形,当波形整体低于2V时,PWM全停。

scope_425.png
Coming.Lu
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  • 2016-10-12 19:31:09
 
继续:
昨晚,发现在触发保护后,MOS管的上管驱动信号,会变为100%占空比。
也就是MOS常开,这个但心会导致一些问题。
比如,MOS管如果一直常开的话,相当于把 钳位电容直接并联在变压器两端
下图波形中蓝色就是其中一路的上管驱动信号:
scope_425.png


今晚,把MOS管驱动改为当触发保护时,还保持一个下管的最小占空比,和上管的最大占空比。
如这图,当黄色波形低于2V线时,触发保护,占空比被限制为:下管的最小占空比,上管的最大占空比。
当黄色波形高于2V线时,输出正常占空比。
scope_426.png
Coming.Lu
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  • 2016-10-12 20:06:36
 
检查输出电压差分放大:
外接30V直流电源,放大1/151倍,理论应为:0.1987V。
实际为:0.1905V,误差还是比较大。
也许是运放输入电压较低时不准,又或是输出电压较低时不准,暂时先不理,后边接了高压再验证。
输出电压差分.JPG
司马仲达
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LV10
总工程师
  • 2016-10-13 09:09:34
 
据说,运放差分放大是低输入阻抗的,那其他接法的运放输入就不是低阻抗的了?
又据说,运放差分放大,对共模抑制效果差?那其他接法的运放对共模抑制效果就好了?

Coming.Lu
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  • 2016-10-13 09:18:33
 
这都是相对的了。
看应用场合,不管大还是小,只要能接受,就可以。
比如上边的电流差分放大,用的电阻是 47k 和 470k。
按理说,也可以用 1k 和 10k。
但由于我RC滤波那里用的是1k的R,为了让这个1k的R对差分的影响小一些,所以才选的47k的输入电阻。
为什么只选到47k,没再选更大的,是因为那个470k的,已经很大了,再大就不太放心。
我的习惯是,对阻值比较敏感的位置,不用超过1M的电阻。

Coming.Lu
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  • 2016-10-13 13:48:03
 
之前几天,基本都算是调信号部分的硬件,还有就是检验MCU的硬件。
基本没写什么代码,如图:
QQ图片20161013134522.png

后边,要开始写代码了,所以更新进度可能会稍慢一些。

Coming.Lu
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  • 2016-10-21 10:23:32
 
好多天没更新了,这些天在准备辅助电源小板和功率器件。这是辅助电源小板

AUX12.JPG

Coming.Lu
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  • 2016-10-21 10:27:14
 
这里有个小问题也说一下。
本来是很简单的问题,但既然是现场直播,有问题就说出来吧。
辅助电源小板的开槽,在原文件上画的是方的,如下图:
AUX槽原文件.JPG


可PCB在实际加工时,厂家有可能图省事,用很粗的铣刀一刀过,就成这样:
AUX槽.JPG

所以,为了小板能容易插入,估计画的时候要么不要用方的,要么就稍画长一点。
lu到地老天荒
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LV6
高级工程师
  • 2016-10-21 11:38:23
 
跟着学习
weixiu123
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LV8
副总工程师
  • 2016-10-21 11:38:53
 
写的很好 关注一下
Coming.Lu
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  • 2016-10-21 12:55:03
 
辅助电源单独充电测试,输入220V。

通电时,盯着功率计,约0.3W输入,正常。(若输入功率明显大,应马上关掉电检查)
这是波形,基本正常,没多少尖峰:
scope_429.png

波形展开
scope_430.png

Coming.Lu
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  • 2016-10-21 12:55:59
 
照一下,温度也不高:
VT_0084T.BMP
Coming.Lu
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  • 2016-10-21 12:57:12
 
辅助电源也就这样了,功率不大,应该没什么问题。
把它装到功率板上:
AUX实装.JPG
司马仲达
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LV10
总工程师
  • 2016-10-22 09:50:45
 
变压器右边那个铁片是什么
Coming.Lu
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  • 2016-10-22 10:14:45
 
RM变压器的钢夹。
xxp123
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本网技工
  • 2017-2-20 20:20:50
 
请问一下这是用什么仪器照出来的,能否上个仪器的图或者稍微介绍一下。。。现在我自己使用激光测温只能测一个点的温度。
Coming.Lu
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  • 2017-2-21 10:02:10
 
热成像仪,X宝上可以搜到很多。
lansunhsu
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副总工程师
  • 2016-10-28 07:51:40
 
这个帖子必须顶!
djf390
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  • 2016-12-6 10:13:26
 
受教了!
nc965
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  • 2016-12-6 11:08:00
 
支持
EV许
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高级工程师
  • 2017-1-11 17:19:55
 
版主,有没有这个项目的硬件电路图。
Coming.Lu
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  • 2017-1-11 22:41:07
 
Schematic Prints.png
绍兴大力
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  • 2017-1-17 12:34:22
 
不错,不错,支持。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2017-3-17 08:23:24
 
看不懂上图电路主输入回路,2个回路又是独立,楼主是不是可以回复指点一下????
Coming.Lu
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版主
  • 2017-3-17 08:47:04
 
哪里的2个回路?
输入端子? 有一个端子是接开关的。
整流? 整流全桥,当整流半桥用,再组成一个全桥。
主拓朴? 初级交错,次级并联。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2017-3-17 15:01:33
 
上桥MOS没有看到接HV

Coming.Lu
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版主
  • 2017-3-17 16:09:46
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上管是钳位MOS管啊,这个不是半桥。
是有源钳位反激。
liaozhaocheng
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版主
  • 2017-1-11 18:20:04
 
先接直流电是个好习惯。我现在调大功率的也是先通直流VCC测试看。调小功率的就不怕,直接上电
nanzhiyan
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本网技工
  • 2017-1-13 16:35:41
 
谢谢分享!学习中!
jacob1
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高级工程师
  • 2017-1-18 14:34:34
 
学习来了
magicxxl
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本网技师
  • 2017-2-1 16:04:37
 
学生一枚,但是看到前辈的帖子还是觉得很给力的。学习了,谢谢
星XC晴
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助理工程师
  • 2017-3-24 21:39:50
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同是学生,小白。。。可以一起学习
siderlee
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高级工程师
  • 2017-2-6 11:28:00
 
习惯的养成真的很重要
mars5514
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高级工程师
  • 2017-2-16 11:57:41
 
路过 学习一下
目标地平线
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高级工程师
  • 2017-2-17 10:30:41
 
有个个人的建议和习惯,就是在电路板上面留出来电源和地的测试点,在上电之前,先测试一下电源对地的电阻大小。
前几天就是这个习惯救了我的一个板子,后来发现是一个引脚焊接短路了。
zxgpy
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本网技工
  • 2017-2-22 08:07:58
 
好!GOOD
avioshigang
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助理工程师
  • 2017-2-22 14:09:38
 
好帖子,持续关注和学习!
一个拥抱
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助理工程师
  • 2017-2-26 17:40:06
 
搬小板凳来听
zy550sc
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高级工程师
  • 2017-2-27 22:22:07
 
好东西,实打实的经验分享
sh1503009
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初级工程师
  • 2017-3-6 16:13:02
 
不错的,调试顺序和注意事项很重要的。学习了。
kingtonliu
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副总工程师
  • 2017-3-8 13:42:43
 
比较细心
zxz
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高级工程师
  • 2017-3-9 22:50:50
 
积极参与讨论,认真学习。
kingtonliu
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副总工程师
  • 2017-3-10 13:03:52
 
围观
周景贤
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本网技工
  • 2017-3-13 17:31:39
 
觉得很厉害
laiker
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  • 2017-3-14 08:36:52
 
谢谢分享
爱做饭的工程师
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跟着学习
chenyu2010221
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  • 2017-3-15 18:59:59
 
很好很好
DONGTELANG
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本网技工
  • 2017-3-25 10:49:24
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多谢分享
yaokangfu
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本网技工
  • 2017-3-26 22:01:08
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特意前来学习,收益匪浅,谢谢大神!向大神看齐中!!!
Samwin_ledlsy
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本网技工
  • 2017-3-31 15:41:14
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不错,不错,学习了。
boyu23
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  • 2017-4-1 11:44:47
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翻看下论坛的精华   很有收获
xiaomiking
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  • 2018-7-3 15:32:20
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多谢分享!!!!
binganzhu
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  • 2018-8-14 09:43:53
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世界观好强大,好渊博的知识。
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