世纪电源网社区logo
社区
Datasheet
标题
返回顶部
原创 ADI设计赛

复用电源

[复制链接]
查看: 2254 |回复: 10
1
geng2378753226
  • 积分:172
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:6
积分:172
LV2
本网技师
  • 2019-9-21 21:02:54
设计内容:输入电压12V,输出电压2.5V,电流可达2A。
设计目标:设计一款较好符合比赛要求的电源需对电源的各方参数做出整合和推敲。低纹波、小负载波动、高效率、低静态功耗。
在ADI众多的芯片之中,LT8640除了动态和外部补偿外的各项性能都十分突出,完美契合比赛的指标要求。此外,LT8640有一种叫做CCM的模式,可以构成理想半桥,具有对电流推拉的能力,使其通过某些方式补偿后获得高动态响应成为可能。

QQ截图20191231134428.png (43.52 KB, 下载次数: 72)

QQ截图20191231134428.png
世纪电源网-SUN
  • 积分:2025
  • |
  • 主题:76
  • |
  • 帖子:236
积分:2025
LV8
副总工程师
  • 2019-9-23 09:33:22
  • 倒数10
 
感谢参与!期待后面的更新丫!
Ricardo_hacker
  • 积分:192
  • |
  • 主题:1
  • |
  • 帖子:12
积分:192
LV2
本网技师
  • 2019-11-5 15:45:51
  • 倒数9
 
感觉我那两片8650可以和你学习学习
geng2378753226
  • 积分:172
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:6
积分:172
LV2
本网技师
  • 2019-12-31 14:10:42
  • 倒数8
 
本方案的主要工作围绕如何对LT8640进行外部补偿,显然无源补偿网路无法获得稳定大于1的反馈系数,也就对环路动态性能的提升没什么太大的帮助。本方案为LT8640设计的具有两种模式的外部有源反馈,反馈核心为一颗AD8051高速运放,通过选频网络从输出选出中频和高频段的信号,放大后通过电容送到FB引脚,对整个反馈网络的环路增益和带宽进行重定义。上述补偿的环境是将LT8640从轻载的Brust强拉到CCM模式后在2.5MHZ开关频率下进行的操作,在重载下为了提升效率,需对LT8640进行降频,降频后仍然工作在CCM模式,降频后环路必然不稳定,通过MOS下拉FB脚的电容,降低高频环路增益,同时禁用外部高速放大器以在取的稳定性的同时获得更高的效率。
电路一共有三个模式,通过唤醒和电流监测切换电路的工作状态。模式有:轻载Brust、CCM高频高速、CCM低频重载。整个方案逻辑框图如下,电路中通过一个滑稽头来表示电路运行到哪个状态,从轻载唤醒后滑稽头就会亮,运行到1.5A后进入重载模式将熄灭滑稽头。

QQ截图20191231134428.png (43.52 KB, 下载次数: 71)

QQ截图20191231134428.png
geng2378753226
  • 积分:172
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:6
积分:172
LV2
本网技师
  • 2019-12-31 14:14:12
  • 倒数7
 
[url=]LT8640.pdf[/url]
全图使用电容约52uf,小于60uf
原理图左上部结构就是有缘补偿网络。实际电路中将R8更换为1nf的电容,并在OC网络对地接了一个200k的电阻,这个操作可以保证OC脚的直流电平为零,避免模式切换引起输出电压大的波动。该选频网络通过左侧的MOS连接阻容阵列,在控制逻辑唤醒后接入输出电压,并通过很高倍率的放大再送往OC输出端。有缘放大网络的供电取自BAIS脚的3.5V供电,在重载时断开,具体的控制由TF网络实现,可以看到TF网络和控制频率的RT管脚直接关联。图中在基本的有缘补偿结构上加了个Q3,当TF处于低电平时,Q3就会导通,将OC网络对地短路,同时芯片的工作频率也发生改变,整体上维持环路的稳定性。
上图中的右下角为CCM管脚,这个脚控制芯片在CCM和Brust模式之间切换,实践告诉我图中的取值是有问题的。数据手册并没有提及这个脚到底如何工作,通过测试发现这个脚在芯片每次启动(Brust唤醒也是)时就会输出一个电流脉冲检测MODE脚的外部配置,如果这个脚阻抗过大,芯片会一直处于CCM模式,图中可以看到在TF网络上连接了一个LED,这个LED正是滑稽头背面的LED,因此亮灯逻辑一目了然,表征芯片运行在高频模式。


QQ截图20191231134445.png (137.52 KB, 下载次数: 71)

QQ截图20191231134445.png

QQ截图20191231134456.png (278.37 KB, 下载次数: 70)

QQ截图20191231134456.png

QQ截图20191231134509.png (49.86 KB, 下载次数: 69)

QQ截图20191231134509.png

QQ截图20191231134524.png (40 KB, 下载次数: 69)

QQ截图20191231134524.png

QQ截图20191231134536.png (890.6 KB, 下载次数: 69)

QQ截图20191231134536.png

LT8640.pdf

252.47 KB, 下载次数: 11, 下载积分: 财富 -2

geng2378753226
  • 积分:172
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:6
积分:172
LV2
本网技师
  • 2019-12-31 14:19:25
  • 倒数6
 
实物测试主要测试以下几项指标:静态电流、轻载效率、输出纹波、动态响应、纹波。
1.       静态电流:测量出静态电流为1.6ua,得分约为24.2分
2.       轻载效率:输入电压、电流:33.7ua/11.87v,输出2.524v,20k负载,效率计算的到79.7%的效率,预计得分14.8分
3.       输出纹波:输出纹波是在1.25A条件下测得,实测只有不到3mv的VPP。图中可以看到,此时开关频率纹波的噪声频谱除了低频还有一个中频尖峰,此处在200KHZ附近,应该是环路的穿越频率处,相位裕度不够大,可见环路已经在稳定的边缘上了。

4.       动态测试:动态是这块电路最大的亮点,LT8640本身存在带宽瓶颈,还且没有外部补偿端口,如果啥都不做,动态应该在80mv附近,显然这里还有很多分数可以拿。本方案通过外部高速运放AD8051实现有源补偿,将输出的高频分量大大提高,从而拓宽穿越频率和带宽,实现更快的环路响应,下图是最终调试结果,顺利的将动态压到40mv。

图中的测试结果为进一步增大外部增益时,输出和交流放大器的输出值,可以看到有一定的相差,说明在震荡的频率点附近确实产生了一个零点,这个零点拓宽了电路动态带宽。换个角度理解,也可认为内部误差放大器在200khz后有大量高阶极点,这些极点极大限制了外部补偿的可能性
5.       重载效率:重载测试是在2A电流下测得的,分别在4个频率上测试了重载效率,频率如下:440KHZ、452KHZ、470KHZ、490KHZ,对应的效率为93.2%、93.5%、94%、93.5%,最终选用470khz的开关频率。在调试重载效率是发现重载时就算关闭外部补偿,在3.4uh的电感下环路还是不稳定的,通过增加交流反馈回路,电路最终在低频下获得稳定,如图。
以上5项共计得分在88分上下。


QQ截图20191231134605.png (254.19 KB, 下载次数: 68)

QQ截图20191231134605.png

QQ截图20191231134615.png (82.66 KB, 下载次数: 69)

QQ截图20191231134615.png

QQ截图20191231134630.png (205.67 KB, 下载次数: 68)

QQ截图20191231134630.png

QQ截图20191231134639.png (71.93 KB, 下载次数: 68)

QQ截图20191231134639.png

scope_33.bmp (1.15 MB, 下载次数: 70)

scope_33.bmp
geng2378753226
  • 积分:172
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:6
积分:172
LV2
本网技师
  • 2019-12-31 14:20:00
  • 倒数5
 
原本想通过LT8640加外部高频补偿获得和LT8643类似的动态性能,最终结果没有我想象的那么好,没能在动态上取得满分的成绩,但也还算不错,将这一项压到40mv。这个设计有一点没考虑好,电感取值略微有点大,这提升了一点点效率,却有可能成为限制动态的另一个因素。这次比赛中学到了一些低功耗下的芯片性能融合方案,例如,AD8051静态功耗是4ma,却没想到放大纹波后动态耗电高达21ma,这次庆幸在设计时纠结过是否在重载将其停止供电,这种经历让我很感慨,警告自己一定要多做多测,大胆假设,小心求证。最后感谢竞赛主办方给机会。

电子微创意
  • 积分:438
  • |
  • 主题:2
  • |
  • 帖子:21
积分:438
LV6
高级工程师
  • 2020-2-4 10:13:58
  • 倒数3
 
楼主的很精辟,好好学习一下!
adobepdf
  • 积分:9199
  • |
  • 主题:65
  • |
  • 帖子:274
积分:9199
LV8
副总工程师
  • 2019-12-31 14:21:31
  • 倒数4
 
学习了,说的很详细了
leichufan
  • 积分:112
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:1
积分:112
LV2
本网技师
  • 2020-3-18 11:23:17
  • 倒数2
 
不错的方案,发你消息了,请看下
admin
  • 积分:28205
  • |
  • 主题:2333
  • |
  • 帖子:8849
积分:28205
管理员
最新回复
  • 2020-3-18 11:54:09
  • 倒数1
 
欢迎帮转发,这是一等奖的获奖作品。
热门技术、经典电源设计资源推荐

世纪电源网总部

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦5层

电 话:400-022-5587

传 真:(022)27690960

邮 编:300110

E-mail:21dy#liuxuesk.com(#换成@)

世纪电源网分部

广 东:(0755)28285637 /(13823562357)

北 京:(010)69525295 /(15901552591)

上 海:(021)24200688 /(13585599008)

香 港:HK(852)92121212

China(86)15220029145

网站简介 | 网站帮助 | 意见反馈 | 联系我们 | 广告服务 | 法律声明 | 友情链接 | 清除Cookie | 小黑屋 |

Copyright 2008-2020 liuxuesk.com All Rights Reserved    备案许可证号为:津ICP备10002348

安徽快3 北京赛车高倍率平台 加拿大28 秒速时时彩 秒速时时彩 北京赛车微信二维码进群玩 秒速时时彩 福利彩票北京赛车 福利彩票北京赛车 北京赛车高倍率平台