改进后的就是V1.1的版本了。见原理图:改进了电流取样电阻的位置,考虑到取样电阻的电流变化将使电压取样端的变化变得不准确且不稳定,最好用隔离的形式使输出的电压变化反馈到芯片的电压取样端,就用了光耦隔离的形式。(这个电路只是画了原理图,没有实际制作PCB。因为电路结构变得复杂多了。这个电路图从原理上应该没有大问题了,但是如果看了后面的版本的试验就知道了,用三极管和稳压二极管的驱动形式,驱动波形还是不够好的!)
下面开始分析第三版的电路V2.1版本,编号时烦了迷糊,没有编号V2.0,直接就变成2.1了。根据群里的范工的指导、指点,才有了下面的版本。MOS管变成了NMOS管,电路结构变成了下面的形式。
在V2.1版本的实际测试中,测试了很多组。改变了很多变量,图片很多,在这里都张贴出来一定很烦人。就挑出比较有代表性的参数和图片说明问题。
见上图,测试时都是没有很明确的思路,看到一个测试图片,对图中的参数的分析处理能力很差劲!当然,能力都是要慢慢锻炼出来的。
测试阶段1:(当时的测试条件也没有记清晰,技术人员(虽说我是业余的)应该有一说一,不知就是不知。不过后面的测试就好多了。)
6脚芯片驱动波形:
MOS管的G极波形:
空载时OUT端波形:
从上面的测试结果可以看出,MOS管的驱动波形在芯片输出端还可以,但是到了MOS管的G极处却变差了!当然输出端空载测量纹波等参数也是不恰当的,后面的测试中已经注意到了。
测试阶段2:测试用的示波器是向老师借来的。
带载时,2为输出端(DC耦合),1为MOS管G极:
空载时,2为输出端(AC耦合),1为MOS管G极:
从上面的两个图片中可以发现什么问题呢?仔细看看,虽说是用示波器同时测量的输出端波形和MOS管的G极波形,但是也不应该输出是这种波形啊!再结合V2.1版本的原理图来看。最后可以发现:因为这两个的地不是公共的地,它们之间的地是不同的,而示波器内部的两个通道是共地的!幸亏电压不是太高,否则不知将出什么问题呢。
既然测量方法是错误的,那么这一组测量的就不能说明问题了!
说到这里,不禁要延伸一下:关于纹波的测量,当然不能用夹子线,最好也不能用探头线(带较长的地线的)去测量纹波,以前也在制作用LM317,LM337等线性电源芯片制作电源的过程中遇到过测量方法的问题,哪种才是正确的测量纹波的方法等问题!还有PCB的布局问题,旁路电容在电路中的正确布置方法等问题!我很久以前的帖子有记录,但是在这里却注意的很少!真是不长记性!详细见21ic论坛“线性稳压电源,带载能力,纹波很大!”具体的链接就不发了,因为在21IC曾经发过被删过一次帖子(最终虽说又恢复了,但是记忆深刻),其中的利益关系就不触犯了(很复杂,也许是我多想了)。这个帖子自己搜索吧,也算是锻炼一下搜索能力!
测试阶段3,4:1K的电阻和4148去掉,换成10欧电阻,把18V稳压二极管连在芯片的VCC电源输入端。(这样原理图的驱动部分就变成了第四版的V2.2版本的电路了。为什么原来的驱动不好,当然是有测试的图片了,原来是可以驱动,但是却有些影响。)这些没有在VCC端再并联电容。此时的输入电源不能使芯片的基准很好工作。(从这些条件就可以知道原因。芯片间断工作,因为稳压管,也处于芯片的闭锁范围附近。)
3842的基准端波形:
通过增加输入端电压和在芯片的VCC端多并电容的措施,上面的问题解决了。
测试阶段5,6,7,8:输入电压22V,使芯片供电电压基本稳定,前面并50V2200uF,后面并1000uF电容。
测试图片:
使芯片供电电压基本稳定后,负载电流1A多.负载电阻4欧。取样电阻由1.5K变成15K。输出空载时为5.99V,4欧的负载,带载后为5.83V。但是从电路参数的设置看,输出电压应该是5V才对!
最后在群友的指导下,发现了问题的所在。原因就是光耦反馈的部分的问题,上面图片中的R*1是1K的,最后变成了V2.2版本里的反馈部分变成了100欧。输出电压就变正确了。(反馈环路还是没有设置好。)
就算是改动后,输出波形还是不太好。这里又花费了很长的功夫,最后还是群友在群友的帮助下,找到了问题。
测试阶段9,输入22V,空载输出4.99V,带4欧负载输出4.91V。(图片和测试阶段10的没有本质差别。)
测试阶段10,输入22V,空载4.99V,带4欧为4.92V,带2欧为4.88V。
测试的实际图片:(用的负载是功率电阻,每一个都是36W2欧。但是当时没有考虑到连接的导线的电阻,因为导线太细了,电流大时,其中的压降也是不小的,根据功率电阻的阻值来计算的电流值就很不准确了!)
带4欧负载时,输出端波形(AC耦合):
带2欧负载时输出4.88V,输出端波形(AC耦合):
现在的性能还是不算太好。带载后纹波上V了。有群友说,输出的那个纹波是开关噪声,输出上的噪声和开关管的动作是同步的。输入端关系不大,关键是输出端。最后在群里中山-小廖的指导下,他发现我的PCB布局也有问题!
输出滤波电容没有起到作用。
我的V2.1的原理图和PCB布局。UC3842开关电源V2.1:
把下图中的输出端的电路的红色的那块挖掉,否则电流是不会通过电容的如果是你走路的话,你会绕一下经过电容还是直着走?
就这样按照前辈的指导,试验后效果明显改善!继续调试也没有更多的改善,就这样也许是整体布局的问题。测试时也没有保留图片,就急着去改进原理图,也在V2.2版本的时候格外注意PCB的布局!协会在外面请的老师,他是在郑州的电源工程师黄利平老师。
“2013年1月30日,今天下午黄老师来协会。给我和一个11级的同学解决最近的制作开关电源的问题。老师说到了,电路的布局很重要,电容在电路中的位置,也讲到了四角的电容。以及电源的环路尽量要小。
我们现在所采用的电源的结构,以及可以采用什么其他的电路结构。将要遇到什么问题,关键点在哪里等问题。也从学弟的电路不能很好的工作,分析电路的问题。MOS管的驱动部分,哪些元件设计没有必要,哪些不太合理等。从他采用的TL494的驱动电路说到了全桥驱动,脉冲变压器驱动以及磁芯的选取等。
还说了平时常用的另一种电路BUCK结构的:
用脉冲变压器驱动NMOS管,或者用其他的驱动MOS管的形式。
总之,先重新布局,看看性能如何,然后再试验这种形式。”