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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!

各种电源方案的抉择

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莫见愁
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LV3
助理工程师
  • 2018-7-19 14:46:02
       说起电源,我算是一个半路子出家,全是野鸡套路。如有不对的地方欢迎指出,如果喷的话,嘴下留情(学习嘛,interchange)。接触开关电源的时间不算长,只有短短的几个月时间,接下来就来分享一下我的感悟和一些总结,当然啦!还会留下一下问题,希望吧友们帮我解答!
      说起电源,最开始入坑是在大二时参加飞思卡尔的时候便接触了。那时,我是负责硬件部分,包括绘图制板,板级调试。而在整个控制系统中,给我留下最多伤疤的就是电源管理部分,每一个模块都有对应的电压电流值,功耗不一样,对电压的稳定性要求也不一样,譬如540电机驱动模块对电压的稳定性要求不高,但其功耗高,在电机启动的瞬间,加减速时,都会极大的消耗能量,快速的拉低电池总电压(也是其他模块分压的基电压),但传感器部分对电压的性能要求就高了啊(电磁双车),电磁传感器为低温跑的运算放大器(LMV722S双运放)功耗低,但对于电压的纹波要求就特别高,零点几伏的电压波动都会影响运放的输出值,从而影响判断决策(那时没有考虑电源问题,写软件的认为我板子有问题,我觉得他算法滤波不干净,争了好几天,他换了好几种算法,我有重新打了板,问题依旧如此)当问题发展到了一个激烈的阶段,有必要全队开会,解决问题了全拆了从根源查起。整个系统上电,开电机,测电源电压,在电机启动时瞬间电流达到了4.8A,电池电压拉低了1V多,传感器部分5V电压有些微的波动,一下子就像找到了突破口,把之前我设计电源部分撤掉后,用稳压源替换,nice!问题解决了。接下来就要重新考虑,更换电压方案了。之前的方案是采用TPS6735线性稳压方案,该芯片的主要特点是电压性能稳定线性度高,那对电池总电压的依赖性也就比较强咯,控制芯片的3.3V电压模块也是采用TPS系列的芯片,那么致命伤就是必须保持电源电压稳定。当然对于一个想要获奖的车来说这是不可能的,应为电池电压在车的加速状态下会下降很低优势只有4点多V。会导致单片机重启,传感器采集数据紊乱。决策失误。经过一系列的纠结后,最终从经济的角度出发,不该懂现有方案,在现有基础上添加升压方案。于是又开始了新的规划,开始查找相应的升压芯片,以12V作为输出,3.3V至7.2V的电压范围作为输入,输出电流1A以上。经过了一系列的参考和比对后,我们初步定位了SX1308反激式开关电源芯片,其封装小,电路简单,可以为本已不多的空间节省很多资源。说干就干,从原理图开始,经过简单的测试后,电压输出稳定,输出电流完全满足要求,经过新的一轮投板后,装车测试,车的新能稳定多了,之前的问题解决了,但新的问题又出现了,或许是布线布局的问题,这个芯片总是不稳定,经常莫名其妙的炸鸡且输出电压有的时候会变为18V,不太稳定,然后整个系统就歇屁了。查了好多地方,都没有找到原因,或许是布线的时,PCB文件已经弄丢了(真想发出来龚大家参考)。因为存在隐幻,这个方案又要免临流产。这次必须放血了,因为我们的板子属于异性板(主要是为了耍帅)且超过10*10(优惠范围)。为了工程的安全必须从新修改电源方案,既然决定整体重新投板就没有必要因为省钱而牺牲性能。5V部分必须采用开关电源,因为开关电源可以在一定范围内补偿电压,保证输出的稳定,当时呐!队友从之前的角度出发,害怕开关电源的纹波影响,虽然和他们解释过,开关电源的纹波很小对运放的影响不大。但是他们害怕之前的经历,不同意我的方案,后来,为了说服他们,我采用了开关电源+LDO的方案,和他们解释说LDO在一定程度上可以吸收电压纹波,他们才放心,具体这种方案有没有这种疗效我也不知道,各位吧友不放可以发表相关观点,相互参考。但当时为了要方案通过才出此下策,从经济和性能的角度出发,我采用了AS1015作为5V稳压的开关电源方案,LDO采用国产的3.3V稳压芯片HT7833。经过单板调试通过后,投板回来,才算测底的解决了电源管理方面的问题。
    当然在比赛中也获得了不错的奖章!这是后话。接下来阐述一下我的总结和问题吧!不愿看我墨迹的可以看一下下满的内容
    总结1:在有感性负载的情况下,必须考虑电池电压会被拉低的情况,这样可能会影响其他部分的正常工作。
    解决办法:加升压方案,或者采用稳定的开关电源方案。
    特点:升压方案涉及到能量转化率的问题,有很多能量会莫名其妙损失掉,对电池的利用率会提高,当然如果没加保护措施,电池会因为过放而损毁,直接采用开关电源是最保守的方案。
   总结2:开关电源+LDO可以消除电压纹波(有待商榷)
   我个人比较喜欢这样的组合方案,在后来的设计中,屡试不爽。
我的总结就到此,以后可以更贴!,希望大家多多点赞,多多回复。如果可以不吝贡献几个电源方案,譬如5V的稳压方案,12V的稳压方案。毕竟电源的设计对于一个正常工作的系统来说是至关重要的。

5V稳压.png
12V.png
SX1308.png
主板.png
7.2V.png
英飞凌客服
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LV8
副总工程师
  • 2018-7-19 14:55:47
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期待更贴 QQ图片20180719145105.png
世纪电源网-恬恬
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超级版主
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QQ图片20180719145105.png 期待更贴~
世纪电源网-九天
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超级版主
  • 2018-7-19 14:57:29
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欢迎分享交流哦~
wangdongchun
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LV12
专家
  • 2018-7-19 20:52:45
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不错  我和楼主一样也是半路出家搞电源的 楼主可以指点一下我的帖子https://bbs.21dianyuan.com/thread-298154-1-1.html
莫见愁
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LV3
助理工程师
  • 2018-7-23 21:05:07
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看看
Vserraow
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LV6
高级工程师
  • 2018-7-23 13:28:42
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可以 可以 还是有实践经验好呀
binganzhu
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LV6
高级工程师
  • 2018-7-23 15:49:21
  • 倒数5
 
其实主板子这样设计感觉就新手,开关电源路线能省就省,板子最好方圆,你这样拉开线,增大圈子,会使电源性能变坏。这也是你怎么调纹波大的原因。当然,如果侧翼用来安装散热器,也未尝不可。
莫见愁
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LV3
助理工程师
  • 2018-7-23 21:04:43
  • 倒数4
 
对,那时确实没考虑这些,只顾耍帅
舒行科
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LV8
副总工程师
  • 2018-8-3 08:44:46
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坐看楼主的更新。不管新不新手的,拿出来分享就挺好的。
jx924
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高级工程师
最新回复
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