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原创 第8期 原创赛

【8th 原创赛】+ 1500w的60v电池充电器

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xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-26 18:51:47
下半年时间少,没机会参加,哈哈哈,现在放了个长假,直接到过年了。
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朋友介绍了个案子,输入220V,负载为60v 150ah电池,最大充电电流20a,也就是72v,20a了。客户要求只有3条,性能稳定,要有功率因数,PCBA在200左右
--
如果不加PFC,可选的方案有双管正激,交错双管正激,移相全桥。但是客户要求有功率因数要求,加PFC,输出首选就是LLC了。
输入交流:180-270V,输出直流48到72V,最大电流20,预计效率94,带充电曲线管理,反接保护,充电指示等功能,冷却方式为防水风冷,外壳根据PCB开模。
--
初步方案选用英飞凌3代1系列PFC芯片+NCP1399AA作为LLC主控+STM8作为充电管理。
--
时间节点:12-30号之前出完原理图,1月5号出PCB,10号回来所有物料,10到15号为调试时间。
--
本帖目的,学习交流,第一次使用NCP1399芯片做案子--
初始版的原理图已经OK了 2017-12-29-72V 20A原理图.pdf (1.05 MB, 下载次数: 262)
caochicqu
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初级工程师
  • 2017-12-26 19:09:52
 
楼主可以考虑用英飞凌的ICL5102这个芯片,功耗很低,PFC+LLC集成控制的芯片
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-26 19:16:58
 
这个搞不到1.5KW,PFC模式不行
caochicqu
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LV4
初级工程师
  • 2017-12-26 20:49:50
 
你这是大功率了,楼主多分享点资料,让菜鸟学习学习撒
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-26 21:31:30
 
功率稍大的,一般情况下都不会使用集成的,主要是走线上要方便很多,调试起来也要方便很多。
--
特别是布局和走线上,最好是模块化处理,包括供电,像pfc就是个比较大的干扰源,应该要远离LLC的控制和反馈部分,不然干扰信号串进去,一带功率,电源就瞎跑了。最好的就是物理隔离了,用铝壳把pfc和LLC部分完全分开,PFC对LLC来说就是个400v的母线而已,这个在公司的机子上吃了大亏,就是走线和布局上面
ZHIYIyunmeng163
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LV6
高级工程师
  • 2017-12-26 20:06:07
 
不知道你这个计划效率做到多少呢
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-26 21:26:30
 
94吧,PFC级效率97到98,LLC部分效率在97左右应该么多少问题,总体应该在94左右才是正常的
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-26 21:01:44
 
stm8做充电管理
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-26 21:36:22
 
STM8,做充电管理,输出的电压电流,和实际的电池电压,以及系统温度,大概4到5个ad口,2路调整电流电压的pwm,和电源的使能控制,风机控制,内部系统完全够用。如果是做OBC,牵扯到通信,因为通信和输出是隔离的,所以那部分可以单独做。
liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2017-12-27 09:18:12
 
能否上传通过pwm控制充电电压和电流的电路
shuier1028
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助理工程师
  • 2017-12-28 21:50:28
 
我有全套方案
shuier1028
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LV3
助理工程师
  • 2017-12-28 21:53:05
 
用单片机发出PWM波,然后经过二阶巴特沃兹低通滤波器取PWM的平均电压,送到PID的参考端。

QQ图片20171228215254.png
HW1015
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LV3
助理工程师
  • 2017-12-29 08:58:26
 
你这电路我见过,连参数都一样
liguanghui2588
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LV7
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  • 2018-1-2 17:27:00
 
能否发我一份,非常感谢
YTDFWANGWEI
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  • 2017-12-29 09:11:27
 
我都是直接利用RC滤波,两次RC滤波以后,线性度还可以。
liguanghui2588
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LV7
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  • 2018-1-4 08:29:06
 
您有这方面电路参考一下
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-29 10:17:40
 
来一个全的,学习一下
xd285070
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副总工程师
  • 2017-12-29 01:56:03
 
方法有好几种,例如把一个直流电平叠加到输出电压和电流的采样端,第二种就和楼上的兄弟差不多,直接改变环路的参考端来调整输出电压。
第一种一般用于自供电的小充电器中,第二种一般用于有辅助电源的充电器中,我也是采用的第二种,只不过PWM转DAC部分,是RC滤波,运放跟随而已。
hwx-555
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总工程师
  • 2017-12-28 08:09:25
 
STM涨价好厉害,之前用了颗STM8S003F3,从1一块变成3.5了
liguanghui2588
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实习版主
  • 2017-12-28 10:05:33
 
涨价是真的假的啊,都在说stm32涨价,我们用的103不知道涨价没?
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-12-28 16:33:21
 
确实是这样。
liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2017-12-28 17:30:46
 
ST的都涨了,那相应的开发板都要涨价了
万正芯源
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版主
  • 2017-12-29 09:17:43
 
我们不涨价。。。
liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2018-1-4 08:25:31
 
您是做那一块的
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-29 01:57:07
 
对啊,今天画原理图,问同学IO口才得知,这单片机全线涨价且缺货中,所以干脆直接就改型号了,改了个3块钱的,超强型
hwx-555
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LV10
总工程师
  • 2017-12-29 08:16:40
 
最好够用就行,后面应该会降下来
liguanghui2588
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LV7
实习版主
  • 2018-1-2 17:29:52
 
开发板还有几个,还是存着吧,涨价也涨不了多少
kindboy02222
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本网技师
  • 2017-12-27 17:13:49
 
期待大作。
shuier1028
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助理工程师
  • 2017-12-28 21:49:50
 
NCP1654+UCC25600+PIC16F1936 60V15A,72V15A,60V20A
全系列1.2KW 低速电动汽车充电机
已经批量生产了
万正芯源
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版主
  • 2017-12-29 09:17:02
 
ICE2PCS01G+TEA19161   1.5KW 以试产 10台。这么大的都没有么量没有人要,
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-1-12 16:19:29
 
搞个原理图来学习学习。。。。
shuier1028
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助理工程师
  • 2017-12-28 21:55:30
 
现在研究这个有点晚了。
现在汽车行业(虽然是低速电动汽车),对质量的要求比较高了。
几百个PPM控制才是关键。
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-29 01:59:36
 
那要恭喜了,我这个客户,可能是自己用,也可能卖出去,具体我不管,但归根结底,3个字,想挣钱
何仙公
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-30 08:32:21
 
啥叫PPM?
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 15:16:13
 
就是100W台,坏几百台
chaos2008
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-29 08:08:28
 
留个印,关注下
ruohan
  • ruohan
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高级工程师
  • 2017-12-29 09:31:37
 
可以考虑做DCDC的电源,现在新能源汽车需要这种
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-29 18:26:27
 
按计划走,昨天奋战一天,把原理图搞出来了,虽然不是最终的,但是大致结构就是原理图中的了
e_xp
  • e_xp
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高级工程师
  • 2017-12-29 21:30:36
 
楼主很有分享精神,促进行业进步,期待源程序
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2017-12-29 21:54:20
 
这个就不用期待了,不会单片机的哈
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 15:19:34
 
初始BOM报价为206左右,大部分都17%含税价,客户同意,下一步就是PCB绘制了,结合整机的散热方式,PCB放在一个U型铝壳中,U型铝壳在放到大号外壳密封。PCB绘制采取直接绘制,根据原理图来,看5号左右能不能把PCB搞完
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-2 15:33:46
 
成本跟我们这的采购成本差别好大。我们这里光做个盒子估计就得上百块。
lizlk
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  • 2018-1-2 15:51:58
 
来给东哥顶贴的来了。
xd285070
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  • 2018-1-2 18:35:48
 
谢谢捧场
xd285070
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LV8
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  • 2018-1-2 18:35:22
 
就是一楼的BOM单,电阻电容二极管那些都是按嘉立创的现货价,要是采购报价出来,差太多,那水分肯定就有点重了
心如刀割
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  • 2018-1-2 19:53:33
 
没看到有价格呢?
xd285070
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LV8
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  • 2018-1-2 22:49:02
 
bom报价,私发
YTDFWANGWEI
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  • 2018-1-3 08:14:32
 
也不是水分的问题,因为这边代理商少,而且用量少的话,价格相对会高,也是没办法的事情。
心如刀割
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  • 2018-1-2 19:52:26
 
跟贴学习。
希望后面也讲解一下充电土管理部分
qinzutaim
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高级工程师
  • 2018-1-2 22:19:59
 
潜来偷师,先做个标记.
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 22:47:06
 
共同学习,画了大半天的封装,大致功率部分布局放了下,确定下PCB大小暂定为190*125MM,打算采用1盎司4层板来画pcb,工艺方面尽量采用顶层贴片加小板,底部少放器件最好是不放。--
190-125.jpg
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-2 22:51:16
 
谐振电感改成了pq2625,cbb电容改小了封装,有可能辅助电源会改一下,也可能不会,边画边看吧,1楼的原理图只是个大体思路,对了,上面的谐振参数可能是不准确的,因为现在还没有涉及到算参数环节,就先大致写上面的
心如刀割
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LV6
高级工程师
  • 2018-1-3 20:03:31
 
20A,L2够不够大?得用多粗的线呢?

xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-4 00:46:21
 
2.0的线,pcb打的3mm的洞,这个不怕。
--
今天把PFC部分画完了,本来说好的190mm,不知道什么时候变成192了,pfc控制采用小板工艺,把改检测的脚都留起来了,目的有2个,小板工艺能够加强ic的抗干扰能力,第二个是万一这个ic不行,万一,,,,还可以改小板,改方案,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈,明天目标是把LLC部分画完
--
pfc ok.jpg
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-4 06:21:14
 
4层板呀,不错啊。还不用网络的高手,
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-5 00:07:19
 
不要网络速度快得多,想放个什么封装的电阻就放什么电阻,想怎么走线就这么走线,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈
THTTH1982
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  • 2018-1-5 08:55:52
 
希望你出错,一错一再错,改了再改!,其实你1200W 可以用NXP的1716程工做了个1300W的
效率好像挺高的。 PFC与LLC集成的
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-5 09:24:09
 
有分享出来吗?
chaos2008
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-5 09:27:20
 
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-5 09:30:42
 
谢谢
THTTH1982
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版主
  • 2018-1-5 10:00:13
 
是不是我不知道,但CRM在PFC做面那么大的功率,我个人觉得不好,因为峰值电流太大了。纹波也大,我建议小东哥改成28060做,有优势。这样PFC的纹波小很多,那个电感也不是很大,PFC的大电容也不用这么高的容量(成本自然就会一下降)寿命也会增长。纹波小,对后级的LLC也小很多,
son2011
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LV6
高级工程师
  • 2018-1-5 11:04:27
 
这PFC不是CCM模式吗?
THTTH1982
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  • 2018-1-5 11:08:57
 
我是说程工那个1716做的那个1300W
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-5 13:29:02
 
看了下28060是交错式crm,这个做1000w以内应该有优势,但是不适合1000到2000的,这个适合单级ccm,在大就上28070了
THTTH1982
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版主
  • 2018-1-6 17:19:29
 
本人800W-1000W就是上的28060
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-5 13:25:24
 
完全不是一样的东西啊,我这个可以超神到2kw
chaos2008
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副总工程师
  • 2018-1-5 09:23:02
 
自己做做试验其实怎么样都可以!楼主完全没有恶意啊
不过其实还是奉劝各位做产品还是不要这样,我们有位人挺好的工程师就是这么弄的,产品量产了,自己后来因个人原因离职了,结果产品有点问题了,找问题发现原理图和PCB图对不上。。。
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-5 09:27:08
 
呵呵,你还别说,我们之前很多老的产品连个原理图都没有的。
THTTH1982
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  • 2018-1-5 10:01:57
 
这个人是不是叫“刘一首”
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-5 13:40:04
 
哈哈哈,特殊情况特殊处理,这个案子时间比较紧,就没有导网络表,1楼的原理图只是个大概的方向。但是话说回来,如果一家公司连一个看PCB反分析原理的人都没有,那想做大,怎么可能嘛。--
举个例子,买了家其他家的机子,拆开分析一哈,不能说别人没原理图,就不知道怎么分析了吧,哈哈哈哈

何仙公
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副总工程师
  • 2018-1-5 16:28:08
 
不巧,这是个短平快的时代。打字都流行几个字
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-6 02:02:33
 
很可惜,今天有事耽搁了一哈,未能完成最后控制板的绘制,只完成了对初级LLC,1399的绘制,次级元器件比较多,单面贴片很有可能放不下,但是如果采用双面双贴,生产工艺上面有会显得比较复杂,这个不希望了,最后还是采用单面贴片吧,把局部0805的电阻电容改成0603,看是否能贴下去。--
不过后面2天因为还要调试个4.2v 17.5a的反激,所以暂时先停下来,预计8号开始画,pcb,10号发出去吧
次级.jpg
hwx-555
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总工程师
  • 2018-1-6 08:55:37
 
小信号部份用0603挺好的,布局走线更简短些
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-6 20:37:39
 
最终还是用0603画了单面,哎,当时完全没考虑过要用0603的料,所以料盒之类的都没准备
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-6 09:55:29
 
速度很快了
THTTH1982
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版主
  • 2018-1-6 17:21:46
 
言之有理,看SCH的人,多半是不在同一个级别上.赞同请举手,我相信坛子里好多少画PCB都没有原理图吧,都是临时从肉脑里输出来的.
xd285070
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  • 2018-1-6 20:35:49
 
哈哈哈,这让我想起原来的同事,10来年的经验,只会反激,搞个正激的机子,测试一哈,无从下手
qinzutaim
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  • 2018-1-7 20:24:24
 
10多年不换地方还是总找做反激的?
xd285070
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  • 2018-1-7 20:59:56
 
事实就是那的哇,我待的那家公司已经待了,4,5年了,自做点小充电器,也就是只有反激类型的了,这个如果自己下去不折腾,很有可能就是这样
心如刀割
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  • 2018-1-7 21:26:43
 
这就有点太那个了,正激反激也相差不了多少
xd285070
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  • 2018-1-7 22:15:22
 
还是很有区别的,一个问题,如何减低正激续流二极管的尖峰,措施和理由。
--
哈哈,这本打算是面试的时候,反问考官的
心如刀割
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  • 2018-1-8 07:05:34
 
有在初级串电感的,m没用过。反正一直都是续流管耐压用高点。楼主指点一下
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-9 01:17:14
 
措施有好多种但是效果最好的还是,减低初级电流斜率,输出二极管尖峰自然就下来了。
--
板子已经发出去了,预计13号板子回来
YA.jpg
心如刀割
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高级工程师
  • 2018-1-9 10:06:06
 
原来是这样。
一语中的
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-13 16:26:26
 
板子回来了,接下来的几天就是实物的调试了,一步一步来,首先是PFC的设计和调试
--
板子.jpg
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-13 18:21:38
 
PFC这一坨有2个部分,一个是pfc本身,一个是辅助电源。
--
先计算下PFC部分,规格是180v最低输入,最大输出是72v 20a,就是1440w,PFC就算1600w好了。
  交流的有效值峰值电流就是1.414*1600w/180v=12.5A,PFC是CCM工作状态下,纹波系数设为0.4,那单周期的峰值电流就是1.2*12.5A=15A。
加上20%的预留15A*1.2=18A,ICE3PCS01G这个芯片的CS阀值是-0.2V,那cs电阻=0.011欧,板子上是3颗并联的,所以选电阻就是3颗0.033欧并联。
  电感的计算,首先是占空比的计算假设为D,180V*1.414*D=(400-180*1.414)(1-D),算出D等于0.363,180*1.414*0.363=92.56V,纹波电流为
12.5A*0.4=5A,假设频率设计100K,电感L=92.56/(100K*5)=185uh,如果是用铁氧体来算这个电感,那就是NP=I*L/(AE*B),这里采用60的铁硅铝磁环来制作,
只是先前公司3.3KW机子上面用的交错PFC,使用的是一个360uh,20a电感,这个电感做1600w肯定是可以的,所以就直接采用了这个电感了。
采用是2颗27外径,导磁率60的铁硅铝,1.3线,绕49圈
电感1.jpg
--
ic周边基本就剩下3个地方可以设计的,第一个是启动电压9脚,这个脚是1.25V,第二个11脚输出电压检测脚2.5V,最后一个是继电器关闭时母线的阀值电压,这个脚是7脚,这个脚相对于11脚的,比如设计关断是11脚2.5v的多少v,这三个脚就按原理图上面的规格来调试了,自此,PFC部分就算完了。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
第二个部分就是一个小buck辅助供电的设计了,这个辅助的电源是给继电器和PFC供电的,芯片是使用上家公司天微的TM0855-12,这个ic还是不错的,就是焊接反了也不会炸,辅助电源是输出13v,最高输入就按400v算吧,先算占空比D=13/400=0.03左右,这个ic频率为60K,过流点为0.23A的样子,这里辅助电源输出大概是100ma的样子,峰值电流就按0.2A算吧,需要的电感L=13*(1-0.03)/(60K*0.2)=1mh,板子上使用的电感并非是工字电感,工字电感也是可以用的,在稍微低端一点的设备中,我就直接使用EE10磁芯了,EE10,ae大概在10左右,所以圈数NP=0.2A*1mh/(0.10*0.2)=100圈,电流只有100ma,线径可以用细一点,比如0.15,0.12就可以了,我这里为了保证次级线圈绝缘OK使用三重线,暂时标的0.2的三重线,但是不知道是否绕的下不,如果绕不下,减小线径。自此,辅助电源也算好了,剩下的,就是等实际调试结果了


xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-14 02:48:25
 


本来说写一点的,结果一下子写了3个小时,可以说这个就是全部家底了,哈哈哈哈: LLC设计-xd285070版本2018-01-13.pdf (308.25 KB, 下载次数: 93)
输入是400VPFC母线,设计输出电压4872V,最大20A
设计思想,48V的时候,工作在谐振点附近,全程下谐振工作。
这样的好处有2个,第一个输出二极管是ZCS关断,尖峰小,干扰小,第二个,正常工作的时候全部下谐振,如果要输出更低的电压,上谐振部分还可以用起来。
---------------作者:xd28070   2018113日晚
第一步设计工作频率:
  由于前面提到全程下谐振,所以谐振点的时候要比较高,这样在最高输出的时候,频率才有余量,功率是1500w,频率太高了,对管子和驱动都有要求,结合以前经验,频率设计在180K200k左右是较为合适的,而最低频率就要看选用的磁芯了,我选用的是ER4220AE值为240,假如最低频率为110K左右,初算一下,输入是400v,半桥是200v,占空比0.5,那NP=200*0.5*10000/(110K*2.4*0.25)=15圈的样子,这个应该是可以绕得下去的,所以,设计频率就为110180K
第二步设计谐振参数:
  频率确定了,功率确定了,输入电压确定了,就可以计算谐振参数了,这里用了一个公式P=C*U*U*FC为谐振电容,U为输入电压,F为开关频率,P为输出功率,带入参数可以得到在400v输入,180K的开关频率下,得到的谐振参数为下图
图片1.png
算出来的谐振电容至少需要55NF,手里有的谐振电容是2233nf的,所以谐振电容就按66nf计算,谐振电感就要改为11.8uh,约等于12uh吧,那谐振参数就是66nf12uh
第三步设计K值和Q值:
  第一个公式是频率K值和增益的关系式: 图片2.png
最低频率和谐振频率是已知的,所以只要知道所需要的增益就能求出K
  增益G=最高电压/谐振点时的输出电压=72V/48V=1.5,把最低110K和谐振频率180K带入公式中,求出K=3.0198,这个..........额,K真有点小了,根据公式减小最低频率和加大最高频率都可以加大K值。这里,由于最低频率已经到110K了,减低最低频率会让变压器圈数和激励电流的增加,所以,最低频率就不动,我提高最高频率,那假设K值取4吧,在带到上面的公式,反算出最高频率也就是谐振频率=197.45K约等于200K,和假设的180K,差距不是很大,所以,这里电源工作的频率也就是110K200K了,K值等于4
  Q值的公式= 图片3.png ,如果去掉那个0.95,计算出来的Q值表示是QMAX,这里去掉那个0.95,带入K和增益G可以算出QMAX=0.401
第四步计算变比和验证上面的谐振参数:
知道了K值以后,更具谐振点输出电压的公式: 图片4.png
VIN就是输入母线400v,带入K和谐振点输出的电压48V,得到变比N=4.65,在谐振电容的根据公式: 图片5.png ,求出当前的Q值下,谐振电容的容量,但是要求谐振CR,就还有一步RAC的阻抗要求,所以还要先求RAC,根据公式: 图片6.png ,值得一提的是,RL为当前最低频率,最高输出电压,最大电流下的RL个人是这么认为的。把最高输出电压72V,最大电流20A,变比4.65带入到公式里面去,得出的RAC=63.15欧。在把RAC带入到谐振电容的公式,因为RAC是按最低频率计算的,所以上面的Fr也应该对应的是当前的频率,110K,计算得出CR=57.16nf,我们最上面实际取的电容为66nf,比算出来的CR要大,电容越大,意思是整个电路进入容性区的Q值越低,换句话说就是能带更大的负载才能跑到容性区去。如果到时66nf的电容在最高输出电压下,要跑到容性区,那就在加大谐振电容,减小谐振电感即可。
  前面算出变比N=4.65,初级圈数大概是15圈,那次级圈数为15/4.65=3.22,额这个不是整数,但是这里次级圈数是取4而不是3,理由是更多的初级圈数,可以减低磁芯的发热,磁芯也没有那么容易饱和。假如次级按4圈,变比4.65计算初级线圈NP=18.6圈,这里取初级圈数为18圈,而不是19圈,主要是更小的变比,在谐振点的时候,输出电压会高一点,那么当最低频率,输出最高电压的时候,就不需要那么多的增益,而K值是固定,那样输出最高电压的时候,就不需要那么低的Q值了,这样系统远离容性区会稍微远一点点。
  如果有Mathcad的朋友,在算出K值和Q值,以后可以通过他的图像化公式很直观的看到不同Q值下,系统随着频率的变化,增益的变化。这里截图是一个K值为4的图像,可以看到当Q=0.4的时候,系统的增益应该是大于1.5的,离容性区也还有一点余量,加上减少了变比以后,就更靠谱了。 图片7.png


小结一下:
在满足48-72V20A输出的前提下,设计的工作频率大致在110K200K,谐振点为200K,第一步上面的谐振电感可能就要减小一点了,大约是10uh,谐振电容为66nf。变压器的初次级圈数为184圈,初级电感量等于4倍谐振电感等于40uh
变压器线径选择:
变压器初级有效值电流的技术,输入是400v直流,输出功率按1500w,大约初级有效值电流为1500W/400V/2=7.5A,峰值电流为7.5*1.414=18.1A,在加上激励电流,可能差不多10A了,如果采用0.1的丝包线,一根电流是0.039A10/0.039=256根,就取250根,次级20a的输出,一个绕组10A,但是实际会大一点,肯定的,所以输出的线径到时看变压器能绕得下多粗的,比如0.1*300,0.1*350根?
谐振电感板子上画的为pq2625ae值为110左右,峰值电流18.1a,肯定要加大一点,比如到25A,电感为10uh,计算圈数NP=25*0.1/1.1*0.2=11.3圈,大概就是11圈,线径就是0.1*250根丝包线。
NCP1399cs保护:
  1399是检测谐振电容2端的电压来保护的,阀值2.5V,所以要算一下,在最低频率下,谐振电容会跑到多高的电压 图片8.png

还是根据P=C*U*U*F,来计算的,因为实际采用的电容是66nf,开关频率是110k,所以可以得到谐振电容最高电压要冲到470左右,这里为了留点余量,把过流点的谐振电容电压取到520V吧。
板子上检测谐振电容的电压是电容分压,前面串21kv221,下端并这个电容,使得电压达到2.5V520V的时候,算一下520/2.5=208倍,前面2221串联是110pf110*208=22880pf,约等于22nf,那1399的电容检测就为2221和一颗223串联,检测223电容上面的电压。


总结:
自此,LLC部分大致以计算完毕,当然只是理论上的大致计算,还是要根据实际测试结果来调整参数,比如是否按设计是全程工作在下谐振状态下,变压器和谐振电感温度怎么样,最低输出电压能到多少V,短路保护会不会有问题,等等等.......................




何仙公
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  • 2018-1-15 08:45:00
 
那么如何看待电容误差对你设计的影响呢?电容算得如此精准,然而电容本身的误差就在+-20%以上,而且还会随着时间的流逝而变小,甚至失效!!
ruohan
  • ruohan
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高级工程师
  • 2018-1-15 14:18:23
 
48-72V输入的DCDC 12v输出能做到多少W 呢


xd285070
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  • 2018-1-15 15:28:43
 
主要是2点决定了,体积和钱。。。。。。。
xd285070
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  • 2018-1-15 15:24:09
 
±20%的电容,那是电解吧,,,,,谐振电容是CBB啊,都用正负5%的,计算当然是按正常的情况下计算的,假设电容失效了,容量变小了,输出一样的功率的时候,电压会升高,会顶到芯片的保护点,但是话说回来,如果这个cbb的都失效了,板子上的各种电解,也差不多了,我一直有个问题,cbb的寿命是如何计算的,像家里的三峡牌电风扇,我出生前就有了,现在还能用
何仙公
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副总工程师
  • 2018-1-15 15:28:37
 
别人找我维修的各种电器,都是CBB木有容量,而且还是每年免费更换来着!
xd285070
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  • 2018-1-15 15:30:27
 
那是你用的cbb不行吧,哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈
hunter4051
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  • 2018-1-15 16:13:47
 
谐振电容用MMKP82的吧?
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-16 03:22:51
 
差不多用的松田的1kv,81系列
飘飘飘
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高级工程师
  • 2018-1-15 15:17:19
 
搬张凳子好好听课。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-16 03:24:30
 
这2天吧料整理了一下,现在常用的电阻电容二极管等差不多500种规格的贴片料齐全了--
明天正式开始PFC的调试
026.jpg 01.jpg
gaotq83
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本网技师
  • 2018-1-16 10:08:45
  • 倒数10
 
大师,能否把你最终的线路图,发出来大家学习一下。
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-16 16:56:37
  • 倒数9
 
学习的主要是思路和逻辑,板子那个确实不能放,毕竟花了50个工时赶出来的
hunter4051
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高级工程师
  • 2018-1-16 17:24:55
  • 倒数8
 
MOS是哪家的?什么型号?
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-17 19:06:43
  • 倒数7
 
用的这颗,东微半导体的,感觉还行哈
管子.jpg

xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-17 19:30:35
  • 倒数6
 
经过2天的调试,PFC部分初步算是OK了,因为手头只有4台,自己设计的负载,功率不够,所以就在负载前面串了个电阻,瞬间,800w变2000w负载
--2018-01-16:
首先是搭平台,地方比较小,所以负载都变形组合了下,减少体积。浪费了大半天时间,,,
--
调试现场.jpg
--
然后就是上电了,慢慢上电,到140v的时候,pfc启动了,但是大约5秒以后,看见了一股青烟在板子,额,断电检测一下,启动的10w 75R电阻,巨烫,因为英飞凌这个IC他要吸合继电器,必须是输出电压达到额定电压的95%,所以在启动过程中,这个电阻承担了相当大的功耗,如果只是把输出电容充满,没有那么热的,虽然这个10w的还稍微小了一点点,如果用2颗,那就更好了,但是要解决当前的问题,第一种是把电阻换成了NTC,第二种飞线搭一个电路出来,在输出电压没有被冲到输入的最高值的时候,不吸合继电器,不开通pfc,但是板子已经画好了,不想飞线,选择了第一种方案,牺牲冲击电流。--
启动.jpg
--
然后就是慢慢带负载了,1400W的时候还好,但是到1500w,1600w的时候,驱动上面就长了很多毛毛出来,图片上显示的波形,频率不一样,但是那个问题是在的,就如下图显示,第一感觉难道是电感有饱和趋势?0.01欧的电阻上面分辨不出来?因为已经是深夜了,就没继续折腾了,第二天在折腾。
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这里要说一下,英飞凌这个芯片的单芯片测试,输入欠压脚和输出检测脚,高于起启动点,pwm就可以出来了,稳态的时候以最大占空比运行,因为这时候是开环。这个单芯片测试可以用于测量驱动电路有没有问题。。。。。。。。。。
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CS波形.jpg 毛刺.jpg

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2018-01-17:
通过提高PFC的开关频率,干扰时的功率会稍微会大一点,所以还是有一定作用的,所以开关频率就稍微提高了一点,提高到了145K左右,频率设定的电阻也改到了30k。这里对电感重新计算,频率加大了1.45倍,电感量就要减少1.45倍,差不多120uh,但是电感受到直流偏执的影响电感要提高一些,最终电感做到了260uh,2个27外加60导磁率的环,1.3线,42圈。同时在电感上面串了一个自制的电流互感器,直接观察电感的纹波电流,如果电感有饱和的趋势,这个肯定能看出来,效果远比桥推哪里0.01欧的电阻强。
对于GS测量,也采用了最短测量法,保证波形的有效性,如下图
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最短测试.jpg
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有了正确的测试方法,波形差异就出来了,原来那个毛刺波形,压根就是干扰,对比一下,最短测量法和带夹子下的测试波形,黄色是电感的纹波电流,一格1A,绿色是管子的DS,紫色是驱动
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不正确测量.jpg 正确测量.jpg
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有了正确波形的支撑就放心测试了,以下就是180,220,和265V时,满载输入功率了,至于效率,额,因为我那个电子负载精度就在1%左右,用他来算效率,就很不科学了,本来就是96,97,98的效率,差1%就很大了。不过效率应该还在设想当中,大致就是97左右
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177V 满载.jpg 220V满载.jpg 260V满载.jpg
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最后对pfc,1kw输出自冷老化了30分钟,管子接了个巨型散热片,主要是测其他的温度
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输入功率.jpg 老化温度.jpg
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测了一圈,就电感温度高,其他没有异常,上面热成像显示电感中心温度达到了92度,是有点高了,有趣的是,电感上面包的3层绝缘胶带和中心部分能差20度的温度,手摸顶部还是可以摸的,有点烫,所以这个电感肯定不能再外面包胶带,那样热量出不来,,,
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忘了说,PFC的辅助电源那个BUCK,采用0.15的三重线,EE10绕80圈是可以绕下的。
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小结一下:pfc基本算是调完了,英飞凌这个ic好像也没调啥,用还是比较好用的,只是它输入继电器控制不是很满意,应该是输入交流峰值和输出母线电压在95%就开通,而不是得输出电压达到95%在开通,如果用电阻启动,那只有自己搭电路了,LLC部分差的物料可以采购了。
后面要耽搁2。3天,上次搞的4.2V 17.5a反激最终还是以失败告终,现改成PFC加LLC加同步了,在撸一把



心如刀割
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LV6
高级工程师
  • 2018-1-17 21:49:48
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不错,就已经调出来了
xd285070
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LV8
副总工程师
  • 2018-1-17 22:13:44
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LLC还有个辅助电源要设计,EFD20,最低电压按200v算,输入功率按18w算吧,反射电压取个85v,那么200v的时候,占空比D=85/285=0.298约等于0.3,峰值电流I=18/(0.3*200*0.5)=0.6A,频率按75K计算,电感L=0.3*200/(75K*0.6)=1.3mh,efd20的ae是31,那么初级圈数NP=13*0.6/(0.25*0.3)=104圈。初级0.6a的峰值电流还是0.3的占空比,如果按0.5的占空比算,有效值电流也才0.15a,一根0.2的线5a密度,就是0.157a,所以初级线就0.2线,EFD20的槽宽13,一层可以绕下的圈数=13/0.25=52圈,刚刚好,三明治2层。反射电压85V,输出12v,二极管加线损算1V,85/13=6.53的变比,初级104圈,次级NS=104/6.53=15.9等于16圈,初级VCC要设计到17v,二极管算1V,所以VCC就是按18v技术,圈数等于NVCC=16*18/13=22.15圈,就取22圈。
槽宽是13,次级16圈,平均下来就是0.8125,因为13不可能全部用到,使用三重线作为次级的话,还要减0.2,所以次级用0.5或者0.55的三重线来绕制问题不大,而VCC部分也是初级1399的供电,算100ma,也就是0.2的线了。
总结一下,EFD变压器,初级104圈,电感量1.3mh,0.2线,三明治2层。次级部分16圈,线径0.5/0.55三重线,VCC部分22圈,线径0.2。

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PN8370就2个地方可以设计的,一个是CS脚,还有个是检测脚,检测脚阀值值为2.5V,如果下拉电阻按10K,18v的上拉就是62K,额手里没有那个电阻,如果下拉电阻按9.1K计算,上拉是56.4K,这个很接近56K,那2个分压电阻就是这2个了。
CS脚阀值是0.5V,设计峰值电流是0.6A,计算得到的电阻是R=0.5/0.6=0.8333欧,这个就是倍数关系也没有合适的电阻,2倍是1.6666欧,最接近的就是1.5欧了,那一颗就按1.5欧,还有个如果是2欧,2个并起来是0.857欧,很接近理论值了,虽然过流点稍微小了那么一点点,但是实际功率应该用不到那么大的,所以这个过流点,小一点,关系不大。
总结一下,pn8370,分压的上拉电阻为56K,下拉为9.1K,cs过流电阻是1.5和2欧并。
liguanghui2588
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实习版主
  • 2018-1-20 11:46:32
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LLC的设计学习一下
xd285070
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副总工程师
  • 2018-1-21 00:58:33
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今天抽空把变压器绕了下--
谐振电感绕了2个规格,一个是0.1*90*2线,绕的12圈,一个是0.1*240股,10圈,到时测试下,那个规格更合适。
PQ2625电感.jpg
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主变压器部分,试了下,初级如果采用0.1*240股的线,只能绕1层加一大半,不能绕2层,而0.1*90*2的线刚刚好2层,18圈,次级部分采用0.1*350股,并绕4圈。只是初级部分的内阻达到了20个毫欧,就是算10a电流,也有2w的直流功耗,而且内层靠近气息,涡流损耗,各种交流损耗等等,所以感觉上并不是那么乐观,但是还是先采用这个规格做测试,如果到时不行,在想办法改吧。
EC42020.jpg
xd285070
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LV8
副总工程师
最新回复
  • 18 小时前
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2018-01-23:前面2天,调了一把4.2V 17.5a的PFC加LLC小电源,除了同步的mos散热做好以外,效果还是不错的,反激肯定是不能比拟的,哈哈哈,只是反馈用的431,遇到NCP1399这墩佛,环路调到差点怀疑人生,就是输出10a,都工作在间歇状态,太戳了,但是1399他跳频的时候和VCC是有关系的,而我是完全屏蔽他这个功能,所以有芯片有可能在这时候工作模式就不太一样了,但是话说回来,ic内部FB的阻抗标称18K,5V,电流大小也就200来个ua,正常反馈的时候,fb也就那么2,3V了,电流只有100多ua的样子,这个电流还包含光耦的静态电流和动态电流,实在是太小了,431稍微波动一点,环路就乱跳了,最后呐,给fb到VCC串个电阻,并用稳压管箝位,这样外置一个大点的静态电流,这样来加强环路稳定性,所以说调这个小电源收获还是有的,这次的1500w机子也会采用这样的加强FB的静态电流方式。
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今天就开始焊接LLC部分了,虽然把输出的M4端子封装画错了,但是这不影响调试,预计后天开始撸了

主板.jpg 小板.jpg

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