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一个关于瞬态响应的客述处理

时间:2017-10-05  来源:扁平线圈电感厂家  点击:
一、开场白

我本是一个不喜欢写东西的人,很多时候甚至连笔记都懒得做,但在最近的工作中却不得不进行写作的工作。这一写不要紧,它让我发现了写作的某些好处,最大的好处是可以发现思想中的漏洞,因为你不得不在写作过程中停下来去检视自己的思想,看看它们是否是自洽的。由于这样的好处的加持,我发现自己对事物的理解在加深,而某些阅读我的文字的人也反映说从中得到了好处。

既然写作能帮助我自己,又能帮助到别人,我何不多写一点呢?所以就常常有了写作的冲动。写什么呢?凭空写,那当然很无聊,写我的经历吧,把过程中的所思所想记录下来,对反思自己的人生可能会有帮助,其中的错误和经验对于某些后来者可能也是财富,也许他们能通过我的失败看到陷阱,早一点走入另一条正确的道路。这两种目的,我觉得任何一种的实现都是功德无量的(自度度他啊),所以,就有了第一篇记录,一次与电源管理器件的瞬态响应问题处理过程有关的笔记。

二、引子

2014年5月29日,这是一个很普通的日子。

我这一天的安排是从深圳飞到宁波,在那里和上海的同事会合准备参加第二天在那里举行的一个关于LED驱动的研讨会。这个安排实在是太轻松了,所以我利用出发前的时间去电信公司注销了一个手机号码,又去附近的两家银行修改了自己的联络方式。到了机场候机的时候,还去书店里逛了一圈,感觉到书店里的书可以被分为两类,一类是让你读了以后升起成功的欲望并且为你提供成功方法的,另一类是让你看透人生的真相、放下一切执着的,不由得感叹书商的利害,他们早已看透了人生的两种需求,无论你处在哪种状态,都能从你兜里把钱掏出来,还同时让你乐呵呵的。这段感想被我发到微信朋友圈以后,朋友们的回复更是有趣,其中一个反馈说“有书商说当你能做到其中一种时,另一种就会自然来到”,还有人说“成大事者两种都得有”,反过来看自己,既没成功过,也没有放下,难怪还处在一种不上不下的状态啊。

这一次的飞行是很愉悦的,我的大部分时间都在看一本书——《这一生,至少当一次傻瓜》,主人公的经历和感受让我倍受感动,有许多眼泪止不住地流出来;虽然我已经是一个素食者,但还是很高兴地享受了飞机上提供的带肉的面食,我即不想为难自己,也不想为难食物,随遇而安吧;还经历了一次气流导致的强烈的颠簸,在超重、失重的反复转换中听着机身发出的扭曲的声响,看着心中升起的关于恐惧的记忆,享受着全新的平静的感觉,对自己的坦然感到一丝欣慰。

我都认为这美好的一天就要这么过去了,但在到了宁波的海俱大酒店并且安顿下来以后,却接到了一个老客户打来的电话,说他使用我们的RT8010和RT8070设计了新的产品,但是遇到了输出纹波太大的问题,纹波幅度高达200多mV,造成系统不能正常工作,找了我们的FAE,但是FAE抽不出时间来帮他解决问题,所以只好来找我,而且找了我好久,电话打不通,却不知道我是刚刚注销了一个号码,另一个号码则因为乘坐飞机而处于关机状态,所以才打不通电话。

三、初步的应对

由于这几年的工作变动,我花了很多时间研究LED应用问题,对于其它的产品门类确实是已经很生疏了,像RT8010这样的老产品,我还能清楚地记得它的基本性能,但是对于RT8070这样的新型号,我只能通过临时向客户询问来了解它到底是什么东西,问题的表现形式是什么,以便判断他可能遇到了什么问题。

但很遗憾的是,客户能告诉我RT8070是什么,但对问题的表现形式的描述却是不清晰的,我只能得到这样的信息,输出纹波中包含了很杂乱的纹波,示波器上看起来是一会儿一根,很随机的。我说那好吧,你把相关的电路图和波形图发给我,我看看再回应你。至于到现场处理,现在是无法安排了,我毕竟在远隔千里之外的地方啊。

我通常出门是不带电脑的,所以,我的手机在不久以后收到了客户发来的邮件,其中包含了原理图和波形图,相关部分的内容如下图所示:


图片1

图片2

图片3

图片4

图片5

上面是从图纸中截取的原理图,文字与图形之间很不协调,但原图就是这样,请大家将就一下。下面是波形图:


图片6

图片7

我通常不会太仔细的看原理图,因为大部分的规格书已经将常用的原理图表达得很清楚了,要发生错误真的不容易,而问题常常是发生在PCB设计上和元器件的选配上。所以我只是大概的看了一下原理图,知道设计中使用了那些器件,分别在完成什么功能。从前面的电话交流中,我已经知道这是用于一台投影机的设计,所以可以知道这部分电路是为投影机的音视频处理部分供电的电路。由于多媒体芯片的核心部分耗电很大,所以使用了4A电流输出能力的Buck器件RT8070;外围部分的耗电就会小很多,所以采用了1A电流输出能力的Buck器件RT8010;而DDR存储器的总线是需要使用终端匹配器的,所以RT9026也被选用。

从波形图来看,很显然,输出电压轨上出现了电压跌落的情况,这不属于正常的DC/DC工作过程中由于电流的周期性变化而在输出端形成的电压纹波,而是负载电流的变化过程造成的电压跌落和它的恢复过程,这是属于瞬态响应的问题。但其中的一段下坠的平台状波形却不像是这一现象,它更像是由于输入电压太低或是负载电流太大所造成的电压下降现象,我们通常把衡量这一下降幅度在输出电压中所占比例的数据称为线路调整率或是负载调整率,这现象也可能是由于太大的电流流过较大的电阻形成的电压跌落,但由于客户肯定测试就是在输出电容上进行的,而且所选用的所有器件也都没有问题,所以我怀疑是PCB板设计有问题,可能是由于电流路径的不恰当造成了地电位的变化,使得输出电压偏离正常值了。

喜欢这样的开场白,楼主继续!~ 到底是什么原因 娜姐能不能把右边的宝箱管了,看贴子都看不全

mht820413我的遮不到帖子啊

看我的截图

QQ截图20140828120120

你的什么样的啊,截下图呗~

调整显示比例可以避开干扰,IE窗口右下角可以看到显示比例并调整比例,按住Ctrl滚动鼠标滚轮也可以。

ctrl我试了 好使 嘿嘿 成功避开干扰~ 没抢到沙发, 四、现场处理

由于没有能通过电话沟通的方式帮助客户找到问题并解决之,到现场查看就成了必要的选择,但这只能是在我回到深圳以后才能进行的了。

在出发之前,我从公司的内部网上下载了RT8070的规格书,稍加察看,再和客户发给我的原理图进行对比,发现客户的设计和规格书上提供的信息有很大差异的一个地方:补偿电容的值不一样。

规格书提供的原理图和其中主要元件在不同应用条件下的参数如下图及其表格所示:

图片8

从中可以看到,当输出电压为1.2V和1.5V时,建议的RCOMP/CCOMP组合分别是11kW/560pF和13kW/560pF,但客户的实际设计参数却是12.7kW/0.22mF,而且不同电压输出时所采用的值还是相同的。由于规格书中给出来的参数通常是这个器件在普通应用情况下最佳的选择,所以由此已经可以基本断定客户的所遇到的电压下冲问题是由于补偿不合适造成的了,但仍不足以解释波形图中所看到的所有现象,我指的是其中那个下坠的平台部分仍然没有找到原因所在。

由于到客户那里大约需要一个小时,所以一上车我就打电话给客户,请他首先将参数修改到规格书中所推荐的值,然后再测量效果并告诉我结果。当终于和客户见面的时候,客户已经修改了其中的一组元件,但测量的工作还没有进行,所以我的工作就首先从检查PCB设计开始,检查当中发现了一些问题,然后花了很多的时间去谈DC/DC的工作原理,并把这些原理引向具体的设计:元件要怎么选择,PCB要如何布局,铜箔要如何布置等等。这些交流都是属于根据临场情况进行的发挥,我们就不去说那些部分了,最后还是要回到我们今天所面对的最重要的问题:消除电压过冲太多的问题。

通过前面的检查,我们虽然发现了PCB设计上存在的诸多缺陷,尤其是总体布局的不恰当可能造成不同通道之间的相互干扰问题,但仍不妨碍我们继续进行前面已经发现了的问题的改进处理。

在我到达以前,客户已经对一块板子进行了元件修改,但由于该板子并没有搭建起完整的系统,所以我请他另外找来一个完整的系统,以便先看看实际的表现。

这是一个采用Freescale的4核ARM芯片构成的多媒体系统,他们发现在单核工作与4核工作之间进行切换时,系统很容易死机,请Freescale的工程师帮助检查时,他们发现电源系统的纹波比较大,最大幅度高过200mV,而实际的系统需要纹波低于100mV,这是口头提供的信息。我们将系统连接起来进入实际的工作状态,并用遥控器控制机器使之在单核工作和4核工作之间进行切换,同时用示波器的交流耦合模式在DC/DC的输出电容上进行测试,果然看到4核工作时纹波较大,单核工作时纹波较小,在切换时则可以看到比较明显的电压下冲或上冲现象,但是没有看到早先客户发给我的波形图中所看到的下坠的平台现象。

我在这里提到了两个概念:纹波和电压上冲或下冲。他们之间到底有什么区别呢?

l关于纹波

有图有真相,我们先上波形

图片10

这是从RT8070的规格书中截取下来的一幅图形,VLX对应的是内部开关和电感连接点的电压波形,其高电平部分的电压等于输入电压,低电平的部分对应着比地电位还要低一点的电位。由于电感的另一侧是输出端,那里的电压由输出电容维持着,虽然有所波动(波动情况由图中的VOUT曲线表达,这是交流耦合的信号),但总体上是不变的,所以我们就由电感电流的计算公式知道电感电流在高电平期间是线性增加的、低电平期间是线性降低的。当电感电流低于负载电流时,负载电流由电感电流和来自电容的电流共同提供,这时候输出电容上的电压就处于下降阶段;当电感电流大于负载电流时,多出的那部分电流就流进电容,电容上的电压就会上升。这两种状态所形成的电压上升和下降就形成了输出端的电压纹波。

在稳定情况下,电感电流的平均值总是等于负载电流的,但电感电流总是以三角波的形式存在,其峰峰值的大小决定于工作频率、电感量、输入电压和输出电压等几个参数,很显然,在一个具体的应用环境中,这里面能够变化的参数只有电感量。电感量越大,电感充放电的过程就越平滑,在输出电容中形成的电压变化也就越小,纹波幅度也就越小。电容的电压是由流进、流出电容的电流累积起来的电荷形成的,其计算公式为,很显然,电容越大则同样的流进、流出的电流所形成的电压变化就越小,即纹波越小。

l关于电压上冲或下冲

在我们前面所面临的情况下,电压的上冲或下冲其实是由负载的突然变化过程形成的。同样的,我们从RT8070的规格书中截取下列图形以显示实相:

图片11

上图中的IOUT是指的输出电流,也就是负载电流,它在1A和4A之间跳变,每当这一事件发生时,都可以从输出电压上看到一个下冲或是上冲然后再恢复的过程,而当它稳定的时候,我们都可以看到输出电压是稳定不变的。

我们在前面谈纹波时已经知道电感电流的平均值和负载电流总是相等的,输出电压依靠输出电容里存储的电荷维持输出电压的稳定。当负载电流突然变化时,我们以电流增大为例来说明,由于来自电感的电流是处于稳定的状态,它不能突然增加去满足负载的需要,这时候电容里存储的电荷就会倾巢而出形成电流去满足负载的需要,这就必然使得输出电压出现下坠,也就是前面说的电压下冲。而DC/DC的任务是要为负载提供一个稳定的电压,所以它被设计成一个负反馈系统,当它发现输出电压低于额定电压时,它就会主动调整去增加电流供应以满足稳定电压的需要。

由于电流突然变化的过程通常来说都是很短暂的,DC/DC本身会快速地响应以消除这一变化所带来的影响,所以有一个瞬态的概念被用来表述这一现象,对这一过程的响应则被称为瞬态响应。我们可以从两个角度来看它,一个是深度,一个是速度,深度表现了电压过冲的幅度,速度则是看它用多长的时间被纠正回稳定的状态。

寫得很詳細,來龍去脈,前因後果,謝謝分享

谢谢大家的捧场!谢谢大家的欣赏和鼓励!

因为工作的缘故,不能经常来论坛报到,这是我需要注意改变的地方,但仔细反省起来,主要的原因还是没有这个习惯,以后我会注意培养这一习惯,来这里和大家多多交流,还请大家多多关照。

如果大家有相关的问题,欢迎提出来交流,我一定尽力而为。

刚刚发了这帖子,突然发现自己升为班长了。这提拔速度太快了吧? 发帖升级啦~~这次做了一个调整。期待看到你更多更多的好内容哦 好,我努力!

下面我们来看看瞬态过程是如何进行的。

首先看看buck的简化电路图:

QQ截图20140731173014

当负载电流增加造成输出电压低于设定值时,反馈信号和参考电压的差经误差放大器EA放大以后的误差电压VEA增大,该信号和三角波电压VRAMP经比较后得到的信号d的占空比增加,MOSFET开关导通时间增加,这将导致电感充电时间增加、放电时间减少,因而电感电流会增加以弥补输出电压降低的损失。当增加的电流满足了负载的需求以后,输出电压逐渐恢复到aa正常水平,则反馈电压和参考电压的差值也会逐渐降低,这又会导致占空比降低。这样的过程反复进行,输出电压总会稳定到预期的水平上。

由于负载的变化可能是很随机的,如果每一个变化都在回路的响应中引起一个变化过程,这个系统就可能变得动荡不安。为了解决这个问题,人们就发展出了一堆的控制理论,而在buck的实践中就加入了一些微分环节和积分环节。微分环节的作用是让输出的变化快速的在反馈系统中被感知到,以便尽早作出应对措施,图中CFF所起的作用就是如此;积分环节则是起到稳定器的作用,让回路对于变化的环境不至于太敏感,图中RCOMP和CCOMP就起到这种作用。这种环节所起的作用都被称为补偿,而这些电路也就被称为补偿电路了。

我们在前面的原理图中看到的RT8070的COMP端外接的RC串联电路就是相当于积分环节的补偿电路,客户在实际设计中使用的补偿电容0.22mF比规格书建议的560pF大了很多倍,也就意味着它已经成了一个超级稳定的系统,它对负载的变化是极其不敏感的,所以,当系统内核由单核工作转换到4核工作时,由于负载电流的大大增加了,供电环节却没有紧紧跟上,这就造成了电压的过度下坠,甚至到了长期不能恢复的状态。明白了这一原因,将补偿电容调整到建议值,再根据具体的表现予以微调,系统就被调整到合理的状态了,这时候并不是不再存在由于负载的变化而形成的电压下坠,而是将下坠的程度和恢复的时间调整到了一个可以接受的程度,这次服务也就得到了一个比较完满的结果。

真的讲得很好,不过我有一个疑问,为什么说0.22mF的补偿电容比560pF大很多,然后系统变得超级稳定,对负载的变化变得不敏感,这个补偿电容应该取多大才合理呢 文中的mF是uF之误,字体错误造成。 电容大了之后,补偿端电压变化慢,负载发生变化时,占空比不能快速提高以加大电流供应,电压下降太多、太久。调整的目标是让电压下降幅度和恢复时间满足应用的需要,还要避免振荡的发生。 有些线性稳压电路也会用 Cff,这样,Vout 变化愈急,抑制作用也愈强, 而那个 Ccomp,一方面,在避免控制环反应过敏的同时,也抵消 Cff 的作用,第二,Ccomp 跟 Cout 是分开的,太大了,Cout 会「失血」过多,故不能大。 很久没看到这么认真的帖子了,解决方案应该是不单一的吧,希望能有更多干活 楼主这样的讲述过程简直爽呆了,非常清晰、明了。 地板都没了,赶快占座学习! 厉害,佩服,必须学习下。

五、解决瞬态响应问题的其它办法

我们在此案例中看到的器件是采用电流模式的器件,采用的是一种已经非常成熟了的控制架构,它具有很多特别的优势,例如工作频率恒定、可以与外部时钟同步工作以避免不恰当的频率串扰(这个功能不是每一个器件都具备),但也不得不使用补偿电路,这些补偿电路有的是IC内置的,有的是外置的,无论如何,总得要有才行。将补偿电路内置,好处是用起来简单,但不一定能满足所有应用的需要;补偿电路外置时,电路就会复杂些,但带来很多好处,因为不同的负载特性要求不同的响应特性,面对不同的PCB布局状况和不同的外围元件时也需要不同的补偿来弥补某些不足。

能不能免除那么多的麻烦来完成我们需要的电压转换功能呢?有,COT架构是一个可选项,有了这种架构以后,我们在上面所述的客述问题可能就不会出现了,因为它根本就不需要做补偿调整,它是自动完成这一过程的。COT是“ConstantOnTime”的缩写形式,意为固定导通时间,下图是它的电路架构框图,图中和C-out串联的电阻是C-out本身的等效串联电阻,不是故意加上去的另外一个电阻喔,画出它来是反映了这种架构对这个电阻的依赖,这也正好是这种架构的问题之一,后面引出的ACOTTM架构可以解决这一问题。

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COT架构的核心是其中的单稳态电路,即图中的“One-Shot&blanking”部分,它的输出总是一个固定时间的脉冲并紧接着一个非脉冲期间,触发这个脉冲输出的是比较器“Comparator”,这个比较器只要发现FB电压低于参考电压V-ref,触发就会发生,但不会造成上桥持续导通的状况,因为每个脉冲后面都跟随着一个非脉冲期间,这个时间对于n型MOSFET的上桥是必须的,只是这个时间可以非常短,而这也保证了下一个脉冲可以很快地来到,只要V-FB是低于V-ref的,新的脉冲就可以持续发生。由于持续发生脉冲的过程就是对输出电压低于设定电压的响应过程,所以我们可以知道COT具有极快的瞬态相应过程,通常这个时间在百纳秒量级。

可是这种COT架构也是有缺陷的,上面已经提到的对输出电容的ESR的依赖是个问题,另外还有工作频率变化问题。对ESR的依赖带来的是现在广泛使用的MLCC不能和它在一起实现稳定的工作,频率变化问题则是某些应用中很忌讳的,这种状况很可能带来难以解决的干扰。针对这些缺陷,Richtek的工程师们提出了一种改进型的COT架构,简称为ACOTTM,并且还针对ACOTTM申请了注册商标进行知识产权的保护,又利用这种架构开发了一大批器件去满足应用的需求,它们既有外挂MOSFET的控制器,也有内置MOSFET的转换器,还有各种不同的功能满足不同应用的需要。

你是否想马上知道ACOTTM有什么好?下面的这段翻译自一款ACOTTM器件的规格书中的文字可以帮助到你,其它的我就不多说了,不过比较较真的读者没有必要去找到原文来对照进行阅读,因为我的翻译总是有些夸张的,为了达到我自认为合适的信、达、雅的效果,常常会有自己的发挥,有些内容和原文是不一致的。

六、从COT到ACOTTM

COT

任何COT架构的核心都是一个固定导通时间的单稳态单元。在这里,所谓的固定导通时间其实是一个由反馈电压比较器所触发的预先定义好的“固定”时间。这种具有很高鲁棒性的安排具有很高的噪声消除能力,是低占空比应用的理想选择。在每一个固定时间导通状态之后,总是接着一个最小关断时间紧随其后,在这段时间里,电压调节器不用去做出任何的调整决定。这种做法的好处是避免了开关噪声的影响,因为每一次开关动作之后的一段时间里总是跟随着严重的开关噪声。因为没有固定的时钟对操作进行同步控制,当负载发生突变时,转换电路中的上桥开关几乎可以立即打开让电感电流迅速增加以满足负载上突然出现的需要。

传统的电流模式或电压模式的控制架构必须监控反馈电压、电流信号(同时用于电流限制)以及内部的脉动信号和补偿信号来决定何时关闭上桥开关、打开同步续流开关。在进行大电流切换的情形下,开关动作之后的噪声是巨大的,要在这种噪声中准确地获取那么多信号并做出正确的决策是一件非常艰难的事情,这在低占空比应用和板子设计不太理想的情况下就变得尤为严峻。

由于不需要在噪声严重的时间段做出开关切换动作的决策,COT架构就成了低占空比应用和高噪声应用中的首选。然而,传统的COT控制架构仍然因为其内在的某些缺点而不能满足某些应用的需要。例如,很多应用需要使开关电源工作在某些特定的频率范围内以避免和其它敏感电路发生相互干扰,而在纯正的COT控制架构中,由于导通时间是固定的,所以它的开关工作频率就是变化的。在降压型开关转换器中,占空比是与输出电压成正比、与输入电压成反比的,因此,当导通时间固定时,关断时间(紧接着是频率)就必然是变化的,这样才能适应输入电压和输出电压的变化。

现代的伪固定频率COT架构通过让单稳态电路的导通时间正比于输出电压、反比于输入电压,大大提升了COT的性能。在这种方法中,导通时间被选择在和一个理想的固定频率PWM电路处理类似的输入、输出电压条件下的导通时间相当的状态下,这样的结果是性能被大大地改善了,但开关工作频率仍然会随着输入电压和负载的变化而变化,因为来自开关、电感和其他寄生效应的损耗依然在发生影响。

多数COT架构的另外一个问题是他们需要依赖输出电容的较大的ESR来工作,这在遇到使用体积小、成本低但ESR很低的陶瓷电容的时候就不再好用了。这些架构需要利用电感电流流过输出电容的ESR时形成的交流电流信息来运作,这有点像是电流模式的控制系统所做的那样,但陶瓷电容能够提供的电流信息太微弱了,很难让控制回路能够稳定运作,这就像电流模式的控制系统看不到电流信息一样,它失去了路标,虽然清楚自己要去哪里,但却不知道如何迈步。

ACOTTM控制架构

有很多原因可以导致即便将导通时间正比于输出电压、反比于输入电压也不能得到好的固定频率表现的结果。首先,电流流过MOSFET开关和电感形成的电压降会使得实际的输入电压低于测量出来的输入电压、实际的输出电压高于测量出来的输出电压。当负载变化时,负载电流导致的开关上的电压降会导致开关频率的变化。其次,在轻载情况下,假如电感电流出现负值、同步续流开关关闭和上桥开关导通以容许输入电压出现在开关节点之间的死区时间延长,都会使得有效的导通时间增加并导致开关频率出现明显的下降。

一种降低这些效应的方法是测量实际的开关工作频率并和预定的数据进行比较,其好处是无需测量实际的输出电压,因而省去了一个用于测量输出电压的引线端子。ACOTTM正是采用这种测量实际的开关频率并在反馈回路中调整导通时间的方法来将平均开关工作频率保持在一个预定的范围之内。

为了能和低ESR的陶瓷电容配合起来稳定工作,ACOTTM在IC内部使用了一个虚拟的电感电流脉动信号,它代替了通常使用的借助输出电容的ESR生成的电感电流信号,这个信号和其他内部补偿举措相结合优化了和低ESR陶瓷电容配合工作时的表现,达成了稳定工作的目的。

ACOTTM单稳态电路的运作

ACOTTM的控制逻辑是非常简单易懂的,反馈电压和虚拟电感电流脉动信号相加以后与参考电压进行比较,当前者的幅度低于后者时,一次单稳态导通过程即被触发(触发信号在经过一个与最短截止时间相等的时间以后即被自动复位),上桥开关打开,输入电压进入开关节点加到电感上,电感电流即线性增加;经过预设的固定导通时间以后,上桥关闭,续流开关打开,电感电流从最高点开始线性降低,与此同时,一个最短截止时间单稳态过程被触发以防止另一次导通过程在开关噪声持续期间立即发生,并使反馈电压和电流感应信号可以被正确地获取。最短截止时间被保持在极短的状态,其典型值为230ns,这样可以保证另一次导通过程可以在需要时被及时启动,以便满足负载的需要。

果然是大师之作。 楼主写的很详细。作为一枚菜鸟很受教。 收益匪浅

大师之作,看到就忍不住要顶啊!!支持,非常生动形象,深入浅出。大学教授的水准。

曾经跟随大师多年,如今每次拜读大师文章依旧让我受益匪浅!

好帖!我要推荐到info首页去!

分析的很细致,很有耐心 好帖 当然要顶~~ 一篇让人安静下来读的文章 真棒 忍不住要回的帖子

写的好认真的帖子,顶起~~~

很细心的 好帖子,仔细看了 写的不错,希望楼主继续 赞一个,写的很清楚 写的很用心啊,必须顶 大赞! 拉椅子排位子~ 楼主写的真不错。这么一大段下来真是辛苦了。PCB设计上的缺陷也能再说下吗,感谢。

你这个问题是个大问题,请容我准备准备,我想应该另外写文章来进行比较好。

楼主可以简单的回复么?等的时间好长啊!

不好意思啊,我本来是想把PCB设计问题集中起来去另外讨论的,这就需要专门去做一个规划,但现在的时间花在别的项目上,所以暂时不能进行。现在就简单地说一下在此案例中设计上存在的问题。

问题分两个方面:

1,局部设计:DC/DC电路设计中,输入电容、实现开关切换的两个内部开关、电感和输出电容要形成回路面积小、路径粗的布局。输入电压要引入输入电容上,回到电源输入地的地线要从输入电容地引出(这一点常常被忽略)。从电感流出的电流要先进入输出电容,然后从电容的另一侧引向负载,引向反馈电路的电压也要从这一点取得。同样的,负载的地要从输出电容的地引出。电感和开关的连接点是电压急剧变化的点,也是造成EMC问题的关键点,这个节点的面积应该尽可能地小,短而宽的路径是必须的。当这些都做到的时候,输入电容地、开关地和输出电容地就自然的连接在可以认为是单点接地的状态。

客户的设计中主要犯了这些错误:输入、输出电容放置的位置有问题,造成地回路较长、混乱;反馈信号取样点放置在靠近电感的位置,这个地方是不稳定的,纹波会比较大,将干扰贿赂的稳定性。

2,整体布局:多路电源转换电路在一起布局的时候,最怕的是不考虑每一个通道的电流走向,随意放置,造成各通道之间的电流串扰。这个问题最容易发生在地回路上,此问题在客户的板子上也同时存在。

曾经看到有人讲多个通道同时存在的时候,大面积铺铜的设计带来的信号串扰要比分割地的设计效果要好,但我想这也许比较适合小信号系统,对于电源这样的大电流系统,我更愿意建议使用分割设计,通过分割严格限制电流的走向。这种做法在我设计过的一个三通道LED驱动电路中得到比较严格的实施,其中每个通道都可以流过十几个安培的脉冲电流(用于LED投影机的),这样的设计看不到通道之间的相互干扰,而严格设计的通道内布局又达到了很理想的工作状态,在那么大的电流情况下,看不到电流切换过程带来的自激状况。

我自己认为PCB设计是目前大多数设计工作中最考验电子工程师基本功的地方,只要大家有兴趣,我很愿意和大家一起来持续探讨此问题。但我想很多东西一说出来可能都是错的,所以要请大家一起来拍转、抛玉。拜托大家了!

回复的好详细啊!

“像这个帖子才是大师之作,语言的严密性,和分析问题的逻辑性太强了!”

转发一个网友对此贴的点评,好帖子必须赞!

谢谢夸奖!惭愧啊!

工程师们都比较内秀低调,这样的夸奖一般不常给无长兄您就不要谦虚了~

好,我接受夸奖,谢谢大家!你们真好!我爱你们!有了你们,我的世界也变得更美好了。

看到您的话 怎么觉得这么有感染力 ,让我忍不住把眼睛从屏幕,转到了窗外,蓝天白云,果然很美好!~ 这只是说明你发现了自己本来具有的美好基因,它们的存在与我的语言并无关系,我的语言只是起到了触发你的发现的作用而已。好好爱自己!我们每个人都是值得自己爱的,同时也是值得别人爱的。 敢问楼主为何是素食者!

谢谢关心!

我从一个杂食动物变成素食动物,是因为有一天晚餐吃肉以后觉得满肚子都是油脂,就此意识到肉对我来说已是多余的,从此以后就开始素食了,对肉食再无兴趣。

哈,我还以为楼主是信佛的呢! 你猜对了一部分,我信佛,也信上帝,对我来说,没什么分别。最近从穆斯林身上看到很多美好的东西,所以估计某一天我也会相信真主。我也相信共产主义,那真是一个美好的世界。

看着这表情,觉得你就是一美好的女子,对我掩口而笑,美极了!而我的心中也充满了感动,很祥和。谢谢!

楼主,你说信佛,你对佛教有多少了解啊 我认识一个信佛的小伙伴,具体他了解多少我不知道,但是他真的在践行随喜和行善,内心有信仰,有敬畏,行事有善心,够开心,真是挺好的事,要不是我自私自利 我也信~哈哈哈哈 不要急,机缘到了,挡都挡不住的。

我想我了解的佛教知识真的是很少的,只是我希望成为一个像佛陀那样的觉悟了的人,认清了生命的真相,认清了世界的真相,同时,也能够像他那样,能够把觉悟带给有缘之人。

生命的真相?楼主能不能科普下啊 我们大家都知道佛教,但具体有什么内容就不清楚了,印象中就是,烧香,磕头,求平安! 楼主能否讲解下

我正准备出门旅行,去沈阳参加一个课程,这个课程与此话题有关,也是探讨生命真相的,将有一周时间不方便和大家交流,但只要有可能,我就尽力和大家分享。

做关于佛教的科普,我缺乏这个能力,我所看过的东西,通常很快会忘掉,包括我赖以为生的技术都是如此,所以只能简单解释。

烧香磕头与佛应该没什么关系的,佛怎么可能需要这些东西?这些行为不过是人的自我安慰吧了。

佛教的定义:诸恶莫作,众善奉行,自净其意,是诸佛教。这是我认同的东西,只要能自净其意,其它自然实现,无需刻意强求,强求属于戒律,属于行为疗法的范畴,把人慢慢地规范到善的一面去,由戒生定,由定生慧。

现在只能说到这里了,我得吃饭、启程搭飞机去了。等我回到深圳,再把关于瞬态响应的一些东西分享给大家,借助简单的公式,使用者可以对响应的影响进行计算。如果大家有什么问题,可以留下痕迹,方便我循迹而行。

旅途愉快!回来能把资料分享下吗?也了解了解。 **此帖已被管理员删除**

补充一点东西:

我在沈阳时呆在朝阳山风景区,里面有个朝阳寺,寺里有一副对联:不三不四不二法,非古非今非玄门。

这是一座没有僧人的寺庙,对联则是对佛法的理解。我想,它同样适用于系统排列,供参考。

有一种天机不可泄露的感觉。。。。。。。 非也!非也!不是不可泄露,实在是我在此方面的经验太少,不能把这东西说清楚,你一定要知道,我是第一次参与这样的课程。我想我应该能找到一些相关的专家写的文字,到时候再把它们搬到这里来让大家阅读,这样也比较保险,避免我把不恰当的东西介绍给大家。

没 看明白!

感觉有点复杂,内心要有个警察?

管牢自己的心吗

在那路上,警察只是站在那里,并没有做什么,但作为司机,由于警察的存在,他的心中会有一种警觉,这种警觉会让他去规范自己的行为,让自己按照正确的方式思考、行动。这种状态,我们把它叫做觉察,也有人把这个警察称为看门人,他是保障内在安全的。你也可以把这个警察理解为上帝、神明、天,无所谓是什么,在他们面前,我们有了敬畏之心,我们的心思就被规范了。那些有信仰的人,我的理解就是处在这种状况下。

有了敬畏之心之后,行为已经得到规范,这时候无论如何思考,其思考都是在恰当的框架之内,所谓随心所欲而不逾矩,就是说的这种状态。人的真正自由,就由此而来。这是我的个人理解,仅供参考。

你可以想象一下,对于这样的自由人,他还需要警察来管牢自己的心吗?

要说复杂,还真是复杂,这就是我们的心灵,但其本来面目是很简单的,我们的思考让它变复杂了。让心灵变得简单的过程,就是恢复童真的过程,但这条路很少有人愿意走,所以,美国的斯科特 派克写了几本书,书名就叫《少有人走的路》,有兴趣的可以去看看,要从第一册《心智成熟的旅程》开始看。

你也可以把这个警察理解为上帝、神明、天,无所谓是什么,在他们面前,我们有了敬畏之心,我们的心思就被规范了。那些有信仰的人,我的理解就是处在这种状况下。

如果只是假设有这种敬畏的存在,那我何必去约束自己呢?为何不是潇洒走一回了?

堵成那样也没法潇洒走一回了 哈哈哈哈 慢慢走,可以有更多的心思看风景,其实是很潇洒的。

你的悟性太高了,在下佩服不已!直心即道场,潇洒去吧!

对于已经悟道的人来讲,人神合一,这已是常态,所谓不二是也。

对于没有开悟的人,需要借假修真,引入神佛就是合理的选择。

开悟了,就没神、佛了吗?

奥,没看清楚,是人神合一了,不二了

那么还是有喽

到底是有还是没有,有时候很重要,有时候还真是没那么重要。

我总是觉得,宗教就是药,病了就要吃药,如果你没病,干吗要吃药呢?

不是我悟性高,只是假设而已,如果真是假设的敬畏,个人觉得就没必要去遵守了

但我有时又觉得某些话还是真实的,比如因果

比方说:种豆得豆,种豆是因得豆是果

又比方说:你说人好话,人家也对你客客气气,你说人家坏话,人家也对你恶语。。

又,杀人偿命。。。

因果这东西,谁都逃不出,可以被称为客观规律,除了能对之表达敬畏,我想其它道路都是行不通的。

我们做电路设计,我们说瞬态相应,不是处处都在谈因果吗?

我们每时每刻的状态,都是由过去自己所种下的因决定的。而我们的未来,就由现在这一刻的行动所决定。

那么善有善报,恶有恶报

哈哈,我们都明白!

我发现我又升官了,成排长了。

早知在电源网这么容易升官,我该早点来啊!

有时候发现,我们对于生命的意义思考的太少,现代的人已经没有闲暇去想了,一切似乎都绕着钱转,感觉和蚂蚁差不多了,吃,喝,拉,玩,工作。似乎和蚂蚁的区别是,还有个玩。回首过去,真如昨梦!人究竟为何而活?

你这个问题的发生就是觉醒的开始,恭喜啊!

我们一起努力吧!要幸福不容易,但真的能够达到,我向你保证,每个人都可以,只要自己愿意。

一路平安,旅途愉快.期待回来后的分享。 期待回来分享哦!旅途愉快! 好喜欢楼主的语气和用词啊,听着好舒服,很美好! 谢谢你!我们一起努力。 楼主的信仰好多啊 楼主真的抽出时间对我的问题给出回复了,真的太感谢了,学到很多。

不客气!多交流,互相学习!

受教了!

一起学习,从小问题学大道理.佩服楼主!

好文章,拜读了!整理收藏作为培训资料! 讲的非常深入,继续跟进! 写的很详细!不愧是大师之作! l厉害、不错! 菜鸟学习中 学习了

我想问用是什么仿真软件?

谢谢大师分享

我自己不用仿真软件,我比较喜欢在脑子里完成对现实的模拟。我有同事喜欢用Simplis做仿真,我以后请一个人来和大家交流仿真问题。

我们最近开始在网上提供免费的仿真服务,服务的名称叫做 Richtek Designer,通过链接http://richtek.transim.com/可以注册、使用,该服务目前已经提供了几十种ACOT架构Buck转换器的模型,用户只需要输入自己的工作条件,软件就可以自动生成完整的原理图,图中的每个元件参数都可以进行人工修改,然后可以进行仿真。下面的内容是我曾经为它写的简介:

Richtek DesignerTM是什么?

这是一个工具,一个在线进行电路设计、仿真分析的工具,也是一个神奇的工具,

有了它,你可以:

在几分钟内完成一个设计,其中包含 初來,看到你的貼很震撼!

谢谢关注!有需要交流讨论的,请尽管提出。

大师出新帖子啦~~~MR16 LED驱动器进化史: 这么快又有新帖啦。。。过去学习学习! 中国缺少楼主这样的人才。顶你。

现在来补上我说过的瞬态过程的计算方法,内容取自最近在网上进行的一次演讲,其中的图片部分是我的欧洲同事所做文件的内容,文字部分基本上是我的演讲稿。

由于负载的变化,DC/DC的输出端电压会发生下冲或是上冲的状况,经过DC/DC对这些过冲的处理,DC/DC的输出电压会在新的负载条件下回到稳定的状态,这个过程,我们把它称为瞬态响应过程。

由于ACOT对于电压的上冲或是下冲的响应处理是非常及时的,这使得我们可以比较容易地计算负载的变化可能导致的电压变化的幅度。对应于负载增加的情形,我们要计算的是电压坠落的时间和深度;对于负载减少的情形,我们要计算的是电压隆起的高度。对于计算的结果,我们可以通过测量的方法进行验证。

1, 负载增加导致电压坠落的到底时间

ACOT瞬态过程电压坠落到底时间

负载跳变发生以后,导通时间增加,截止时间减小到最小,由此可以推导出电感电流达到新的负载电流的时间,这个时间就是图中的TR。

2, 负载增加导致的电压坠落幅度计算与测量

ACOT瞬态过程电压坠落幅度计算与测量

我们先来看看负载突然增加的情形。图中左侧的电路显示了实际发生的情形,R3是DC/DC的稳定负载,它总是在消耗电流的;R2是一个动态的负载,它通过Q1的通断状态来决定是否被接入电路,当它接入时,负载就增加了。

负载增大以后,在DC/DC控制部分增加导通时间增加电流供应以前,增加的电流消耗就只能从输出电容中获取,这会造成电容电压下降;DC/DC增加导通时间带来的电流增加也不会瞬间到位满足负载的需要,这会带来相应的滞后。考虑到这两种因素,就可以推导出输出电压的坠落幅度的计算公式,图中原理图下面的VSAG的计算式就是这一结果,我们可以从公式中看出,其数值与电感量成正比,与负载电流的平方成正比,与输出电容的容量成反比,同时还和输入电压、输出电压和最大占空比有关。在我们前面介绍的这块RT7275 EVB及其工作条件下,当负载发生2A的增加值时,计算所得的输出电压的坠落幅度最大值为40mV。

图中右下角的波形图显示了实际的输出电压坠落幅度,其数据只有二十几mV,小于理论计算值,这与负载的变化速度远远低于理论值有关,也与负载增加发生的时间有关。

无论实际测量的数据和计算数据之间有多大的差距,理论计算的数据给了我们最大的上限,这可以作为设计的依据,如果计算结果和我们的预期不一致,我们就应该调整设计参数,使之满足应用的需要。

3, 负载减少导致的电压隆起幅度计算与测量

ACOT瞬态过程电压隆起幅度计算与测量

对于负载减少的情形,输出电压会发生上冲的现象。信号反馈的结果将导致开关导通过程不再发生,直至负载消耗让电压回落到稳定电压水平以下,新的导通过程才会在发生。

在这个过程中,电压的隆起完全是由电感储能的释放过程引起,电感储能被转化为电容储能,从而导致电压上升,所以其隆起幅度的计算公式就非常简单,其值与电感储能成正比,与输出电容量和输出电压的乘积成反比。

从这个计算公式中,我们可以很容易地意识到,当电感量比较大时,电压隆起幅度会比较高;当负载电流变化比较大时,电压隆起幅度会比较高,而且最坏的情况恰好发生在满载向空载的跳变时。由于输出电压隆起幅度与输出电容量和输出电压都呈反比关系,大的输出电容和高的输出电压对于电压的隆起幅度总是有改善作用的,但我们并不能在设计中改变输出电压的幅度,所以在输出电压较低的应用中,我们必须加大输出电容量以确保隆起幅度不至于超出应用的限制,这对很多应用来说可能是至关重要的,因为低压系统对电压的变化非常敏感,小小的电压变化就占了很大的比例,非常容易超出限制规格。

在我们选定的EVB工作条件下,当负载电流减小2A时,电压的隆起幅度达到121mV,图中显示的实际测量结果与此相当,为110mV,这已经达到输出电压1.05V的10%左右了,这可能不能满足某些应用的需要,实际应用时应当增加电容对此进行改善。

赞一个 郑工,您好,怎么能联系到你,关于R8070的问题需要请教您。

很久没到这里来了,不知道你的问题解决了没有?

有的朋友通过askFAE提问,我在微信上就能处理,上网页的机会就比较少了。

通过立锜的微信服务号RichtekTechnology提问是一个比较好的做法,我在多数时间会登录后台对提问进行回答。

如果要建立私下的联系,请添加我的微信号:zhengganggege

谢谢啦!

楼主的帖子写的非常的详细,看完之后思路清晰了很多,非常感谢楼主分享,给你点32个赞!帖子中的内容解决了我最近工作中遇到的好多问题,根本控制不住自己往下看,楼主辛苦! 今晚回去可以慢慢看了

大电流电感

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