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原创 【你还不知道吗】第九期·技术经验分享原创大赛开始啦!

大功率600W 18-35V/12VDC/DC buCK 输出保护经验分享。

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1
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-3 16:38:25
大功率18-35V/12VDC/DC  buCK 输出保护经验分享。
工作上也紧张一直没有时间,好久没有上来和朋友们一起聊天了。抽空跟大家一起分享我前年为一个客户做的一款规格要求:
混合电机负载,
输入18-35v,
输出12.5V。
输出最大电流60A
额定电流50A。
输出具备短路,过流保护。
过温85度保护,
纹波系数,<0.1整机市场价不超过180元。

结果难度:1输入电流比输入电压高,对功率管要求比较难选。2输出电流比较大,对电流短路保护确实有实际稳定。
考虑到造价,和输入电压太低,用推挽结构做,无论在效率和造价都不允许。因此选用BUCK, 好在跟客户沟通后同意非隔离也可。

通过1天时间的规划,起草了下面电路图。
这个电路看起来很简洁,主要特点在短路保护有非常完美的结果。 可以长时间输出短路,而且短路电流只有10%的额定电流,自恢复。这个保护电路一共加了7个原件,通过N次修改验证,得出的结果。也是我非常满意的一次经历实践经验,分享给大家能有帮助或起到抛砖引玉的话,在下很高兴


QQ截图20180503172543.png
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-3 17:35:01
 
这是后来做产品的实验PCB板图:后续


QQ截图20180503173546.png
江边鸟
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LV6
高级工程师
  • 2018-5-3 22:43:36
 
用了TL494了,应该考虑同步整流,把另一路驱动也用上
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-4 09:19:12
 
494用同步整流的话,外加反相器再驱动吗? 2个PWM各占50%占空比, 如果分开的话,占空比会不够的。
admin
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管理员
  • 2018-5-3 17:47:24
 
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-3 18:07:59
 
坐等大家分享交流
niyin
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高级工程师
  • 2018-5-4 01:07:08
 
楼主,要是能把变驱去掉改成别驱动MOS,成本也还能再降一降。变驱占地方改成别的PCB还能画的再小点
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-4 09:15:07
 
是的,这板就没有优化。如果不用变 驱,用那种方法更省成本呢?
dwl15858
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初级工程师
  • 2018-5-4 07:50:58
 
应考虑,使用双驱动,实现交错BUCK更好,减少输出纹波及储能电容
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-4 09:12:26
 
原先也是这样考虑,由于是客户在应用上要求不高,只要求有很好的过载能力和电机堵死(堵转的情况下)不损坏DC就可以,因此就用简单单路。
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-4 09:59:25
 
用料:输入保险用45A插片保险,这个很重要,BUCK的MOS管击穿的话,输入输出值通,那是灾难性的结果。因此在功率大点的BUCK电路中多数采用TVS接在输出端作为过压或MOS损坏的情况下作为短路源,迫使输入保险丝烧断,。 尽管保险能切断。但在瞬间发生也可能其他末端负载有可能性的已经被损。因此非隔离BUCK这个短处是不可避免的。应用是应该考虑清楚。这个DC没有采用TVS。
芯片:494.很老的电压型电源芯片。有个优点,这个芯片的内部16 , 15脚电流比较器很出色。与1,2脚电压比较器混合一体3脚输出,如果你要多路应用,也可以在3脚输入外置环,这样就灵活了,比如做充电器,可以减少外部运算比较器。494,2路PWM各占50%,占空比。13脚H,L可以切环独立或合并输出。2路合并输出100%占空比。
MOS管:我采用100V140A的MOS管,也可以用60-80V内压。 尖峰是存在的,后面我再谈谈尖峰这么降低的问题。
镇流管:镇流管的耐压与MOS管一样意义。当然同步整流效率提高很明显,对大功率输出而言造价非常敏感。这里采用肖特基4060
电感,电感量计算,公式很多地方有,不再重复,我是用4条1.5mm2电磁线绕的。电感量为15UH。60A 390铁硅铝磁环。如果做满载600W长时间工作是有点小,应用条件上考虑我这里可以用小点,节约成本。
其次就是电解电容了。要求有点高,用H288类电解。

wulana
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高级工程师
  • 2018-5-29 14:18:04
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看大家的回帖交流也能学到不少
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2018-5-8 20:48:25
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反馈那块没看懂,有给讲解一下的吗
能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-10 15:37:41
  • 倒数9
 
我不是在炫耀谈论这个DC设计的好不好,这只是个适应产品商业需要,没有什么技术成分,只想分享给新人朋友,需要理解的朋友。还有对大家都面对的输出短路的可靠性,利用这个电路给大家分析短路保护的机制思路,起个参考意义。关键就在这个反馈环。

能源消耗
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LV8
副总工程师
  • 2018-5-17 13:22:32
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没有看出来吗/   路过分析分析。
能源消耗
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副总工程师
  • 2018-5-25 08:40:59
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好东西,没人互动。
cyz
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本网技工
  • 2018-5-31 20:28:06
  • 倒数5
 
能解释一下 这个短路是怎么实现的吗  反馈部分 没看懂
能源消耗
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副总工程师
  • 2018-6-1 10:01:49
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楼上的朋友先别急着看懂反馈环:我们先谈谈短路保护的机制问题,再看反馈环就不难理解了。
普通开关电源最难做到是短路能长时间不坏,功耗要小,又要自恢复,很难。  除非用单片机控制能到达这个目的。LED电源市场很多驱动电源采用KA494集成电路,一旦短路时间稍长就炸机。原因就是短路时电流很高,开关损耗很大。电压虽然很低。但短路电阻越小,电流越大,超过设置限制电流点的许多。这样就引起各种不良因素,例如尖峰,开关功耗,整流管电流应力。这些现象比额度功率满载的条件更恶虐。

本例子就是为解决这个问题,利用最少原件的投入,达到最良的效果。无论电源功率多大,只要领会了这些要素。灵活运用。就可以达到短路不坏的效果。
本例是电压型平均电流型保护,我还有设计出电流型短路保护电路(以后再说)。


能源消耗
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副总工程师
  • 2018-6-1 10:19:57
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我们理想的短路保护:输出端短路时最好是关闭电源或减少很低的功率,当负载短路消失时,瞬间又能恢复。但硬件控制不好兼顾。短路时关闭是可以,但又难自恢复。要想要恢复,又难实现启动瞬间最大电流值。实现启动最大电流值,就很难实现短路能关闭或极小功耗功率,这些都是矛盾因素。 理顺了这些问题,可以设想设计目标。 :如果在电流达到设置最大保护值时,随电流(过流)增加,电压下降,但电压下降到不适合应用值时。那么我可以采用减功率办法。把功率下降到10%,或更低。 这样一来,短路时电源不关闭,只要不关闭,就可以自恢复。
上面的电路工作机制就是这样设计的。此机短路时,输入最大功率700W, 短路时输入最大功率为75W-8W





雨后阳光
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本网技工
  • 2018-6-4 17:08:05
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