【2017年整理】反馈环路设计、调式

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1、1拜师求学反馈环路 设计、调式 先去把自控原理(经典部分)看一遍,搞懂零,极点的概念,因为电源在小信号的情况下就是一个很典型的小相角系统,什么叫看懂,那到一个电源,一看反馈部分马上零,极点就可以写出来。而 PWM 部分和滤波部分对固定的电路拓扑和控制形式(电压或电流) ,其零,极点都有响应的公式写出。如果你要详细的数学计算,再去看自控的超前,滞后补偿部分,但这种计算来的一般不会太准,但可以作为一个调试的起点,最后的检测一般用电子负载做动态加减载实验就可以(专用仪器非常贵) 。一般的电源设电流变化率为 1A/uS 或 5,10A/uS 。50-100%负载变化,看电压变化,如果电压很缓慢的回到稳

2、态值,说明相角裕度太大,如果震荡 2 个周期以上回到稳态值,相角裕度一般只有二,三十度,太小,如果一个周期左右,则相角裕度一般为50-60 度,正好。当然如果电源本身就震荡,则震荡的频率就是你的环路的交越频率,既带宽,说明在此频率处相位移已经到了 360 度,解决的方法要么减小带宽:加大补偿的电容值,或加大反馈分压的电阻值,当你改变这些值不起作用时,要看环路的其他方面,既加零点,如TL431 做反馈,当补偿电容加的很大还不行时,其实应该在其与光偶串联的支路加补偿(RC) ,这样增加了一个低频零点和一个高频极点,高频极点由于频率很高,不在环路带宽以内,对环路没有影响。 太多了,很难说完,我想说的

3、是只要很明确的知道零,极点的概念,环路问题实际上很简单(当然,要正确的应用到电源里面来是花很多时间的,由于没有老师,我研究了近一年) ,也可以用相关软件来模拟,但并非易事,因为模型很难准确的建立,举个例子,如电压型控制的反击(CCM 工作方式) ,如果 TL431 只加一个补偿电容,用 PSPICE 模拟的结果基本上是不稳定的,但实际中大部分电源是稳定的,怎么解释,原因是输出滤波部分实际上并不是一个严格的二阶系统,由于绕组电阻,高频阻抗,二极管电阻,电容电阻,特别是次级损耗要等效为一个较大的电阻,这样两个极点并不会重合(二阶系统) ,它变成了两个不同频率的一阶系统的串联,所以它的相位移变化并不

4、剧烈,加上其他零点的影响,相位并不会到 360 度,这是用 PSIPCE模拟时要人为给二极管或电容加一个很大的电阻,如 1 欧姆,才会得出正确的结果。随便聊几句,希望对大家有帮助。EMC 测试 【专题】小发现,小心得,小经验。与大家共享 !电磁干扰的测试需要专用的仪器,而这仪器又很贵。但我们可以根据其特点做简单的评估。 共模干扰是走两根线,那我们在电源线的进线上套一个磁环,电源零线和火线的电流互相抵消,不产生磁通,但共模电流不能抵消,它必然在磁环中产生磁通,我们在磁环上饶一匝线圈必然会还原次电流,接一个电阻就产生电压,我试了一下,接一个 1K 电阻,用示波器探头就可以看到共模电流产生的电压,改

5、变共模电感的大小,就会看到此电压的变化,借此应该可以评估共模干扰的大小。EMC 测试只测 150KHz-30MHz 所以,用 300M 探头可能太高了,俺一般用类似的办法做一个工装(用频谱特性较平缓的钴基非晶态磁环),先套在一个已通过 EMC 测试的标准产品的输入端,再套在被评估产品的输入端,用频谱仪比较,便一目了然。如果没有频谱仪,用一台 40MHz的示波器比较应该也差不多,带宽太宽,不知会不会评估不准?(俺没用示波器评估过,就在这里大放厥词,嘿嘿。 。 。如果讲错了,大侠们砸砖时还望手下留情。 。 。做抱头鼠窜状)2哦,能教我处理的办法吗?这一次我想 COST DOWN ,也想搞清一些传导

6、的机理,于是就做了一些实验。PQ 的磁芯没有罐形的磁芯屏蔽效果好。现在我的 60W 的电源变压器不用绕组屏蔽,只在磁芯外面绕一层铜箔,接输入直流地。 一般传导的产生有两个主要的点: 1.200K 和 20M 左右,这几个点也体现了电路的性能; 2.200K 左右主要是你的漏感产生的尖刺的形状和大小; 3.20M 左右主要是你的电路开关的噪声大小。处理不好你的变压器会增加大量的辐射。加屏蔽都没用!这时辐射肯定过不了。 4.PCB 的电流环和电压环的处理,很重要! 我现在用 100M 带宽看电流波形,若开启噪声能在 500mv 以内,你的电路就很爽了呢。纹波、调整率都会提一个数量极,且抗干扰也增强

7、了。 不知我的看法对不对?各位大侠提意见呀!特别是 CMG 大师呀!我也是和你一样,原来以为自己还不错,岂知高手好厉害!我刚测了一个同功率的扳子,有10dB 余量!且 EMC 的方法差不多!差别好象只有 PCB!我看了他的 PCB,发现有两点:1.电流、电压环的面积的理解!你要越小越好,努力几次,发现自己的扳子的功率线的面积还可以减小!电流线路还可以缩短!因此一个成功的 PCB,应该是在布板上最优先考虑这几点,多做几次优化! 2.接地点考虑。起滤波作用的器件一定要让电流、电压从管脚流过。最好的情况是一点接地,消除彼此的干扰。比如控制电路的接地,应是所有的地先到辐助电源电解电容的地;再到输入直流

8、地的电解电容处,要与功率地分开。关于电流、电压环的面积的理解,不懂呃!通常我们都是把功率线的面积做得越大越好,为什么要减小?不担心功率损耗?其实我也是猜测!以前我也是象你那样去画 PCB。当然得有理论的依据。我是这样理解,有两点:1.尖峰损耗;二.铜箔的损耗。环路的尖峰损耗能减小的话,损耗自然就小,可以和铜箔宽度折中!况且一般都是 72mil 的厚度。导线的长度确定,就可确定铜箔的阻值,可以算算看。如果功率线的面积大,则电流的面积大、电压的面积大,自然面积要大一些,辐射也大,尖峰也大,开关管损耗就会增加!因此我认为宽度够用就好!尽量减小这两个环所包围的面积。当然这只是我的一些理解,还没有作成扳

9、子试!可以用同样的元器件,再按这种思路去LAYOUT,试一下就清楚了!木头兄,电流环及电压环的面积不是指 trace 的面积,应理解为大电流经过的零件或 trace 所围成的空间面积,所谓大电流是指 di/dt 大的讯号,如开关部分及二次整流滤波部分环路面积越小越好,大电流 trace 越粗越好.电磁兼容书上说:PCB 上走线是主要辐射源;直流导线也会产生辐射。 近场区:与电流、长度成正比,与所测点的距离的 平方成反比; 远场区:与电流、长度成正比,与所测点的距离 成反比; 3你的导线越宽,产生的辐射相对也越多! 我认为你说的也没错,但我认为应把两者折中,取最小值。 不知我的看法是否正确?最好

10、能有两者的关系的公式,我是导不区来。呜呜呜。 。 。!你说的很对, 一般的做法是让 AC 的 TRACE 尽量小, 够用就好 , 开关大电流部分尽量大而短. 至于公式化, 我倒是没研究过, 等你什么时候研究出来了, 我再向你讨教吧关键是搞懂 CMG 的用意,差模信号通过共模电感肯定没有抵抗,共模信号通过时的阻抗为jwL,阻抗和 F、L 成正比,示波器抓不住共模信号,CMG 通过变压器的方式抓住了它,高!为什么没有辐射呢?辐射可以从空中污染电源线带到机壳外面去。频谱仪测试辐射将电源输入线及输出线放在吸收钳中,将吸收钳的输出接至频谱仪(最好是对数坐标频谱的那种),排除周围环境的电磁干扰(最好在屏蔽

11、室里做),测试结果与到半电波暗室结果基本一致.是传导的共模部分。如果测差模,把两跟电源线从相反的方向穿进磁环里面,测出的是两倍的差模电流。 我在传导测试时 150K 总超标,我真没招了!加一串 0。22 的 X 电容(如 10 个并联)到电源输入线上,看一下能不能下来,如果下来了,说明是差模(一般这么低的频率一定是差模) ,如果没有太大作用,那么干扰就是共模的,或者把电源线在一个大磁环上饶几圈,下来了就是共模的,改进方法:如果干扰曲线后面很好,就减小 Y 的容量。另外看一下布板是否有问题,或者干脆就在前面加磁环。 EMI 挑戰专利是有的,只是你们没有留意,说不定用了还不知道;也很简单,我现在对

12、画图最头痛,描述一下吧:变压器下来一是 MOS,另一是二极体 D1_串(二极体 D2 并电阻 R1)_串(R2 并 C)_回到电源端。D1 为慢速管,D2 为快速管,专利的申请为: 反期间,C 会充电,有两部分,次级反回一个加变压器漏的能量,反击完了后,C 会通过 R1_D1_变压器形成回路把一部分能量返回,也会减少 ring,这个专利申请得很灵活,只要通过电路把 C 的能量返回,不在乎电路的形式。专利的文件没看过,只是公司有规定,不必要就不用此电路,EMI 实测是有一定的改善(DCM)。这个电路有没有专利我不知道,你写的不是很明白,我也不知道你的电路到底是怎么样的,但原理我知道。因为我们有类

13、似的电路,但比你的更简单,就是 RRCD 电路,吸收电路用1N4007 之类的慢速管,在上面串联一个几十欧姆的电阻,然后是传统的 RC,也是利用 D 的慢把一部分能量送回去,用 R 阻尼震荡,一般关断时的震荡频率为 8M 左右,这么一改后震荡几乎没有了,所以以大约 8M 为中心的共模干扰会下降很大。这个方法在充电器中大量使用,但大功率时会降低效率。其实这和在变压器初级除 RCD 外再并联一个 RC 是一样的道理,只是并联 RC 的方法损耗更大。 去掉 Y 电容不能以减低效率为代价。4两个重要的方法,一是把产生的滤掉,二不要让它产生,变压器是产生共模干扰的元凶,因初级与次级线圈之间相当于电容,就

14、有回路,因是通过电容回路,只要你能让电容两端产生的电压一样,它就没有了电流,在变压器上每一圈感应出来的电压是一样的,只要你在初级与次级的接触层处理好圈数,同名端的方向,线圈面积,与 CMG 下面讲的原理相似,只是单是那样做还不行,因变压器的参数很分散,变压器做好还需要在电路上调整,至于调整的方法不是很方便跟你讲(毕竟是老板的成果)。这只是对传导有效果,对辐射没有效果,对辐射你可以把开关管的开关速度放慢,也就是把驱动波形做斜一点,对改善辐射相当明显,但效率会直线往下掉,你要选用 Ron 小的管,还有 PCB LAYOUT,滤波电路少不了了,但装在板上效果不一定好,检验方法,你把滤波电路元件认它失

15、效,另用小板做一个滤波电路,元件跟原板上用的一样,测试时小板不要靠近大板,比较一下结果就知道 LAYOUT 得怎样了。这两天帮旧同事装电脑,累得不行了,我要睡了,RCC 还有个帖没回呢,明天再来吧!有两个屏蔽绕组当然好,如有一个,要靠近最大干扰源,也就是连接 MOS 的 D 端的那一部分绕组,饶向和这一部分相反,这样利用电场抵消的原理,适当调整屏蔽匝数,可使其整体对外电场基本抵消,这样就减小了共模电流,差模部分就靠前面的差模滤波,当然采用一些谐振的方法降低干扰源占有很重要的成分,变压器的技术只是用来切断传播途径。 其实我一直很怀疑你和 leo 所说的这么大功率无 Y 电容,原因是共模电流除变压

16、器外还有一个传播途径,那就是 MOS 的 D 端,包括 D 端和变压器的连线这一部分面积,因为这一部分面积和大地形成一个电容,构成共模电流的第二个主要传播途径,这一部分与变压器没有关系,要想去掉这一部分,只有用一个金属壳把电源包起来,然后金属壳落初级地线,但这样外壳会有高压,所以只有在适配器里面才会用,因为它外面还有塑料壳。所以你的应该是适配器,如果是开放式结构,我认为是万难做到的。当然人外有人,也可能是我的理论和经验不够,需要再努力。leo 的我问过,是适配器。请教一下,关于两线电源漏电流地测试方法,是测输入和输出还是测输入和输出对于虚拟的地呢?还是别的方法呢?應該是輸入輸出之間。最关键的是量一下次级线和大地有没有电压,只有电压在 36V 一下才算可以,因为 Y 电容还可以通过其他途径产生,所以并不是物理上没有一个 Y 电容就可以了,其目的是降低漏电流。特别是在医疗设备等对漏电流有特殊要求的场合。磁放大器的专题讨论磁放大器和其他磁性元件一样,在它的线圈里总是装有磁芯。因为磁芯有较大的磁导率,可以增

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