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Ricardo_hacker

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2019-11-5 15:35:40

闭环霍尔电流探头的带宽与线圈的匝数和分布有很大关系，因此测量高带宽大电流需要吞吐大的二次侧电流。有望使用高速低纹波低输出电容开关电源替代或改造线性功放，以大幅减小高电流测量设备的功耗与体积。

具体是使用多相高频电源实现输出低电容和低纹波及高速响应，借助外部补偿实现快的动态响应，这个功能可以通过LT8650多相来完成。为迎合本次比赛，外加一路低静态功耗，高轻载效率的辅助相LT8645，弥补LT8650的轻载不足。相切换通过LTC2067使能低功耗斩波运放来实现。

可是官方只给了两片LT8650S，之前的方案不太可能了，只能凑合做，重在参与。

芯片图如下：

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		2 Ricardo_hacker Ricardo_hacker 离线 LV2 本网技师积分：192 \| 主题：1 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:192 LV2 本网技师 2019-12-29 19:25:56 倒数6
		因为官方只给了两片LT8650S，而LT8645s价格太贵，也不好买，更改方案为LT8650S与LT8609混合方案。框图如下； QQ截图20191229192322.png (41.53 KB, 下载次数: 17) 下载附件 2019-12-29 19:25 上传回复 \| 举报 \|

			3 Ricardo_hacker Ricardo_hacker 离线 LV2 本网技师积分：192 \| 主题：1 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:192 LV2 本网技师 2019-12-29 19:41:04 倒数5
			我方案中的，LT8650的工作在Brust模式下，电流只有数UA，对于纹波具有多相叠加的优势，可使纹波电压大幅减小。外部补偿更是如虎添翼，可通过调整补偿回路获得最好的动态性能。然而通过仿真后发现，LT8650的低功耗只限于内部补偿，于是尝试切换补偿特性。仿真结果显示这个方法并不可行，当回路工作在外部补偿，需要外部连接大电流将补偿脚电压拉高才可恢复到内部补偿结构，届时，输出电压已经是一团糟。为解决轻载问题，从群友那里了解到LT8609和轻载切换技术的存在，于是自费购买了3片LT8609，最终方案如上图所示。框图中的LTC2067为ADI的低功耗精密运放，通过1m欧电阻测量输出电流。依靠输出电流的幅度，将电路切换到不同的工作状态以及不同的芯片，可实现对各项参数的统合。运行状态主要分为三步：第一步，LT8609工作，且LT8650休眠；第二步，LT8650被唤醒工作在外部补偿的CCM模式；第三步，LT8650通过更换电阻的方法进行降频，大概从2MHZ降到数百KHZ。实践中却发现问题，在最佳补偿点，降频后环路出现不稳定现象。估计是降频后功率级带宽降低，导致相位裕度为负，引起输出震荡。解决的方法有两种：其一、根据模式切换反馈回路，这种办法有点冒险还且会增大补偿脚的分布电容，影响最佳的动态响应。其二、在FB管脚连接一个较大电容，在LT8650工作在CCM低频时，接通这个电容与地，实现交流反馈系数的降低，这种方法的缺点在其动作过程会引发输出的波动。综合考虑在降频后使用第二种方法去稳定环路。本设计的应用背景为高速高效功率驱动，霍尔和磁通门闭环电流传感器。由于客观原因，闭环霍尔电流探头的带宽与线圈的匝数和分布有很大关系，因此测量高带宽大电流需要吞吐大的二次侧电流。有望使用高速低纹波低输出电容开关电源替代或改造线性功放，以大幅减小高电流测量设备的功耗与体积。不过最终的实验结果表明LT8650S的底噪过大，尤其是低频段，需要外部整改才可用于低噪声功率驱动。回复 \| 举报 \|

				4 Ricardo_hacker Ricardo_hacker 离线 LV2 本网技师积分：192 \| 主题：1 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:192 LV2 本网技师 2019-12-29 19:49:58 倒数4
				QQ截图20191229194452.png (172.36 KB, 下载次数: 13) 下载附件 2019-12-29 19:47 上传原理图 QQ截图20191229194505.png (252.48 KB, 下载次数: 15) 下载附件 2019-12-29 19:47 上传 PCB QQ截图20191229194534.png (865.34 KB, 下载次数: 17) 下载附件 2019-12-29 19:48 上传实物回复 \| 举报 \|

					5 Ricardo_hacker Ricardo_hacker 离线 LV2 本网技师积分：192 \| 主题：1 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:192 LV2 本网技师 2019-12-29 19:55:02 倒数3
					电路的测试项目有5个，分别是空载电流、125ua效率、1.25A纹波、动态响应、2A效率，分别如下： 1) 空载电流: 空载电流用uA表测出来是3.6uA 2) 125ua效率: 轻载测试的输入电流32.2ua，输入电压11.870v；输出电压2.438v，负载为20k欧电阻，效率合计为77.8% 3) 1.25A纹波：在2MHZ开关频率下，还且是双相同步输出，输出电压纹波中的规律开关纹波早已消失不见，理论上降到1mV以下，大于示波器的有效分辨能力，实测出来发现输出有一堆低频噪声，尝试寻找外部干扰源无果，输出噪声加纹波有4mV，基本全是低频分量。通过频谱分析发现了噪声为1/f噪声，可见其频谱高频处相当平整，噪声全在低频段。分析结果：输出噪声来自内部基准源，且未发现与稳定性相关的频谱凸起。 4) 动态测试：动态测试负载突变沿为1us，通过lm358和一颗mos设计，上升沿通过调栅电阻控制在1us附近，测试结果如下图4.3所示. 图中动态响应，上冲大于下冲，上冲为18mv，下冲为14mv，满足赛题20mv内满分的要求。 5) 重载测试重载测试的输入电流为0.47A，电压为11.707V；输出电压2.495V，输出电流2.01A，计算得到效率为91.2%。此项效率是在LT8650运行在514khz时测得的，期间尝试将这个频率在500khz-600khz之间变化，发现在560khz附近取得最大值91.9%。 scope_5.bmp (1.15 MB, 下载次数: 19) 下载附件 2019-12-29 19:53 上传 scope_6.bmp (1.15 MB, 下载次数: 22) 下载附件 2019-12-29 19:53 上传 scope_10.bmp (1.15 MB, 下载次数: 18) 下载附件 2019-12-29 19:54 上传回复 \| 举报 \|

				6 Ricardo_hacker Ricardo_hacker 离线 LV2 本网技师积分：192 \| 主题：1 \| 帖子：12 访问空间发消息积分:192 LV2 本网技师 2019-12-29 19:58:58 倒数2
				在调试过程中也发现了些问题，例如LT8650自带的低频噪声、FB引脚的漏吸入电流问题和多路交替可能出现的内部环流现象。在解决这些意想不到的问题时，也学到了更多这种高度集成芯片的使用要点。最初的想法认为不需要变频，因为双相即使几百KHZ的开关频率理论上也可以实现低于5mv的纹波输出，实际做出来，却受到大量低频噪声的干扰。此外LT8650的FB脚貌似会向内部漏电，当电压高于基准电压0.8V时，这个特性十分不利，LT8650休眠时，这个引脚会吸入电流，再漏到其它脚，导致静态和轻载性能一塌糊涂，最后无奈增大反馈电阻。增大反馈电阻后有发现问题，当电路受到干扰是，偶尔会出现电流从LT8609流出再流入LT8650，构成内部环流，还且可以稳定存在。最后发现原因是LT8650认为FB为高电平，拉低了输出，这源于FB脚漏电流通过反馈电容构成整流过程，导致反馈直流电压异常，交接过程的电压不稳定为这种现象提供了源动力。这个问题的本质是FB脚的漏电，无根本有效解决方案，最终使用补救方法是在FB脚对地接了个小电容，吸收瞬态冲击，减小整流过程，实测这种方法无法完全消除环流现象，但可以在干扰源移除后自动恢复正常。回复 \| 举报 \|

					7 halfbridge halfbridge 离线 LV3 助理工程师积分：222 \| 主题：1 \| 帖子：9 访问空间发消息积分:222 LV3 助理工程师最新回复 2019-12-30 20:33:43 倒数1
					原理图看不清！回复 \| 举报 \|