对于电力作业人员而言，看懂电路图是基本的技能，熟练的掌握常见的基础电路图也是电工入门的基础，可以很肯定的说：电路图是电工的基础课程，如果简单的电路都看...
用对待信号的态度设计精密电源
接线图
2023年09月22日 10:00 202
admin
简介：刚做完几个项目，来做点记录。跟大伙交流交流。本人没怎么做过电源。这个项目是头一个。一直做模拟信号高速信号的我，对待电源的认识很浅，望大家多多提意见。为我指点指点哈。
是这么个事情。实验室买了一套十几万的光模块（本人是某大学光接入网实验室的研究生），这个模块是又贵又脆。对电源要求非常挑剔~~工作的最小电源电压是3v3，最大是3v4，功率到不是很大，0.5w的样子。而且，超过3.4就烧，一烧就十几万没了。。。。。。这个模块对静电毫无抵抗力，所以要给他做电源不怎么好弄。这个光模块有个供电口和三个可调节的直流偏执口。
头次做电源，做这么个精细的电源，我是这么思考的：
1.电压在3v3--3v4，那么就是说纹波峰峰不能过100mv
2.启动电源时的浪涌一定不能有，否则就跪了。。。。。。
3.应该要有个保护，万一有人上电电压大了，或者烧坏了什么东东，板子的反应应该是断电不工作而不是短路
4.光模块工作在25GHz，电源除了安全性好意外，还要保证性能好，能支持射频器件
基于上面几点的考虑，我试着用设计信号的态度设计这么个东东。（现在想想，除了最基本的理论外，其实，模拟和电源差不太多~~~）
对于第一点和第四点，那没什么大问题。我之前做过12.5G的射频板，对于芯片选型和电路设计没什么问题。因为考虑到纹波的大小跟负载的轻重有关。所以，我选了5V输入，3.3V输出的射频LDO，并且用俩（因为一个能支持的最大电流是0.15A）。一个单独负责供电，另一个负责3路可调偏执电压。这样每个LDO都不会工作在大负载下。另外，选用LDO而不是DC/DC也是为了降低纹波。
这仨都是input 和output 的rail2rail，这样保证可调范围最大。注意，有一路是要可调到5V，所以这路的滑变上又串了个电阻，这样保证加电在5v5时输出也在5V以内，因为平时调电压不太用5v,所以这里平时达不到5V也不要紧。
对于浪涌，我第一个想到的是LDO软启动。。。。。。但芯片貌似不支持。想外加RC自己做个延时，却发现芯片自己内部有下拉，高电平工作。那么，对地并个电容也没有意义。关注到手册中芯片在使能拉高后，输出会延迟缓慢升高（大概0.1ms），虽然不知道他的延迟是不是满足我这边浪涌的时间，但。。。。。。have a try，输出的浪涌就算有也不会大吧。(对于对设计负责的态度，这话说的多没有底气啊)
所以，我就在输入端加了TVS保护，串了一个肖特基和自恢复保险丝做了个简单保护。
这个LDO输入不能过5v5。所以，我就在输入端做了个保护电路。
这里，电压基准输出3.0v标准参考，另一路是实际电压的分压，当输入在5.5V以下，比较器输出低电平，开关管导通，否则，比较器负端输入高于正端，管子关短，从而保证了电路的安全
以上就是所有这个设计的原理图部分。PCB也画好了，目前在加工中，先文章写着，等待调试结果，如果性能好的，一定跟大家说，不过我有感觉应该差不了。反正这个电源的难点在于精细和保护，不在效率。先上个PCB：
不好意思，抹掉的部分是我的名字。。。。。。。哈哈，就不透露了，大家也没兴趣知道。
我总结了这个设计，其实，如果像考虑信号链一样的考虑到整个电源设计，也是需要分好多部分，考虑好多可能。对于电源，布局布线可能比原理图关键。对于信号链来说，原理图可能要经过几板性能较差的PCB的修改后才能满足要求。但我感觉，电源设计的难点还是在DC/DC上。这个项目中大多也是芯片参考电路，就前段的保护电路是自己的。现在等待调试结果，有结果了再给大家汇报汇报。大伙就这个设计多多给我提不足哈，这样我下次就知道该怎么弄了
前天板子到了，昨天焊接+调试，一版通过，不过遇到些问题和经验,总结如下：
1. 用于电压比较的一颗电压基准芯片发现基准不准，会随输入电压浮动，后来改成同封 装的LDO，问题解决；
2.运放选型要看好，特别是工作在跟随器状态。我这里用的芯片是实验室多的，所以就凑合了，结果自激。对比原理图和芯片手册的波特图发现，我的负载电容过大（本来是想给后级滤波用，现在想想是多余了），使得相位条件不满足，芯片开始自激，去掉电容，问题解决；
3.这个问题很奇特，不解，各位知道的话不吝指点：
运放U6B作为比较器，当负端断开，而改变正端电压时，负端竟然也会有电压！而且也会随着正端改变！（电压值跟负端不同，差0.5v左右）,我想不通，就算负端接上3v3LDO，负端电压也不是3v3，是3v7，并且也会随着正端电压变化而变化。后来我在正端下拉个电阻，问题解决。至今不知道为什么（电荷集聚？。。。。。。）个人推测和运放的输入端做法有关，可能换个运放就好了。
1、
网友评论：LDO需要有一个最小负载电流，内部的mos管才能处于放大调节状态，如果U3直接接入运放的输入端，没有任何负载电流，LDO丧失了调节功能，才会出现输出3.7V的问题。 btw，你应该是在运放的负端接了下拉电阻，问题就消失了吧，而不是正端吧
作者回复：哦哦，所以要并个电阻，使得电阻上电流大于最小电流~~~，原来这样，手册里从来没关心过有这么一项嘛
网友评论：手册里一般不会特殊注明这一项的，只需几mA的负载就可以正常工作了
2、
网友评论：建议R1、D1接到D2前面。D1本身有防反接作用，放在D2后，如果不慎反接，电流直接从J1的2脚经D2回到J1的1脚，可能会烧毁你外部电源。Q1的D极和U6的7脚间接个电阻可能会好些。另外，接R2是什么作用？
作者回复：哦哦，对的，谢谢您的建议O(∩_∩)O~~，R2其实没什么作用，本来是用来焊接时候测前级电源是否正常，正常的话再把电阻接上，做逐级调试用的，实验室0欧姆用光了，就用10欧姆代替下
3、
网友评论：关于那个基准不准，随着输入电压波动的问题，关键在于你选择了错误的运放。MC33202含有输入端保护，不能作为比较器使用。你打开33202的数据手册，看它的结构框图，一眼就明白了，那两个并联的二极管在输入端，当然就出现你说的情况了。在使用这个运放时，基准源会流出较大的电流，此电流超过5mA就会让基准源失效。之所以换成LDO就解决问题了，原因是LDO的输出带载能力很强。 再找个输入端不带保护的运放，就可以从根本上解决问题。 至于楼上有人说LDO必须有最小负载电流，好像不对啊。
作者回复：恩恩，我看过手册他输入端做法了，所以我博客里也提到了怀疑跟输入端做法有关，但因为换成LDO就好了，所以我没有很好的解释，听您这么一说我觉得有道理，LDO的带载能力是比基准强多了，恩恩，换个通用点的运放就行，谢谢O(∩_∩)O~~
4、
网友评论：你提到说跟随用的运放，因为电容的原因，出现了自激振荡，是电容C21的容值大小问题吗？
作者回复：是的，电容值应该越小越好，特别是对于这块运放而言，所以说，选运放还是得看看，本想说实验室多的就随便拿来用了，结果毁在上面了。。。。。。
标签： 电源设计 设计精密电源 电路原理图 电路设计 电源类
相关文章
发表评论