尝试做开关恒流源,遇到纹波问题,有图有真相。。
primula2012/08/02电气电工 IP:四川
我是做单片机嵌入式系统的。。这段时间因为要用到数控恒流源,所以尝试做了下简单的恒流电源,我用的开关电源芯片 TPS5430 做的,但是发现纹波很大。。。大概有100MV。。有没有高手愿意指导一下这个是什么原因啊?
这是我的原理图
11.jpg

通过电位器调整运放的反馈电阻,来调整反馈信号的放大倍数,从而将电流信号按设定倍率转换成电压信号反馈给电源芯片,因为是开关电源,在运放反馈那加了两个小电容做低通,去掉的话电感会唧唧唧地叫,并且纹波巨大,输出电容过小或者过大纹波也会很大,PDF上说的开关频率是500K,但是这个纹波居然上了1M。。。

PCB布局:

222.jpg

成品:

1.jpg


以下测试输入电压都为14V

这个是 1.5欧负载,1A时候的波形,纹波居然1.5MHZ

2.jpg

这个是 3欧,1A时候的波形,1.9MHZ

3.jpg

第一次做这种恒流电源,还请各路告人给点指点,这个纹波我该那它怎么办啊?[s:255]
来自:电气工程 / 电气电工
50
已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也
最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431766
是不是自激振荡了啊,怎么会有衰减的正弦波?
在合适位置加个电容抑制一下,可以参考这篇文章:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/embed/embed_XXXXXXXXml
个人看法,有不对的地方多多指导
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431773
回 1楼(baiwenglong) 的帖子
噢,谢谢你提供的资料。
我也试过在运放的反馈处、检流电阻和电源的输出部分加过几百nF-1uf的小电容,但貌似都没什么效果,,也不知道是不是我放的地方不对。。
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431784
我要提醒一下楼上(LZ),1楼今年刚小学毕业
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431791
回 3楼(agckl1456789) 的帖子
........................................不会吧!!???
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431793
回 4楼(primula) 的帖子
自己看1L资料,您会疯的
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431794
回 4楼(primula) 的帖子
和圈圈几乎一个等级(别骂我圈圈,我错了)
+1
科创币
向钱看向厚赚
2012-08-02
= =,你真好意思
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431795
回 3楼(agckl1456789) 的帖子
不要揭我的短好不好?我说的不对可以提出来,不要搞年龄歧视。。。
+1
科创币
隐犬
2012-08-02
同意!
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431798
回 7楼(baiwenglong) 的帖子
啊,······我说什么啦,··············································································································额,太谦虚了
亲今年小学毕业,我初中毕业,其实我原来跟你很像,家里一大堆电子技术,一大堆电子元件,一大堆PCB·······不过到现在也没弄出个什么高级货,所以膜拜啦
PS,中考砸了
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431803
回 7楼(baiwenglong) 的帖子
额。。那个。。你真的刚小学毕业啊??[s:225]
+8
科创币
agckl1456789
2012-08-02
我错了原谅我吧
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431805
回 7楼(baiwenglong) 的帖子
另外你说的也没错,有可能是反馈的问题
不过我觉得C2/C3/L1有必要考虑下
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431806
回 9楼(primula) 的帖子
伦家生气了,不要再羡慕了
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431809
回 楼主(primula) 的帖子
考虑一下点路设计的问题,有没有平行引起振荡的嫌疑?
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431814
回 10楼(agckl1456789) 的帖子
L1用的22UH,换过15UH,纹波更大,C3那个位置图上只画了一个0.1,其实放了4个在那,输出的电解用的35V220uf,换过大的小的,效果都不好,也不知是不是我电容质量问题。。
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431816
回 13楼(primula) 的帖子
固态电容的电感很小的,没问题的。输出电容没问题。貌似用了贴片,不知有没有他的问题,可不可以模拟一下?protel有这个功能的
你试试加个带通滤波电路
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431817
回 11楼(agckl1456789) 的帖子
各种羡慕嫉妒恨,,,让我们这种奔向30岁的情何以堪啊。。[s:222]
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431818
回 6楼(agckl1456789) 的帖子
我的技术和圈圈大神不是一个级别的,他比我怎么也得强上10的十次方倍吧。。。不要贬低圈圈,他会生气的,圈圈那是“百年一遇的圈神”,我怎么敢和他比。。。。[s:273][s:273]
+1
科创币
agckl1456789
2012-08-02
各种战栗中
+1
科创币
小特斯拉圈圈
2012-08-02
这....我其实想说圈神和圈圈是两回事。。圈神是掌管TC命运的神。。比如炸管就是圈神生气。。
+1
科创币
隐犬
2012-08-02
...
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431819
回 8楼(agckl1456789) 的帖子
我也一样,但是连“一大堆电子元件,一大堆PCB”都没有,无奈父母不支持啊
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431821
回 9楼(primula) 的帖子
撒谎不是好孩子(姥姥最常说的一句话)
还有,这贴歪了,原谅我吧。。。 [s:215]
+1
科创币
agckl1456789
2012-08-02
都怪我,扇扇扇中······
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431822
回 13楼(primula) 的帖子
为什么要加低通呢???
引用百度知道上的
“LC滤波器的特性,在品质因数不是特别低的情况下,以w0为转折频率,对于角频率远小于转折频率的输入信号,滤波器对其幅值的增益为0dB,即不放大也不衰减,滤波后相移为零;对于频率远大于转折频率的输入信号,滤波器按-40dB/十倍频的速率衰减,并且相移180度(基本上反相)。所以,为了获得好的滤波性能,一般需要滤波器的转折频率远大于输出基波频率,同时远小于开关频率 。实验LC滤波装置中,L=2.7mH,C=15μF,转折频率w0=根号LC分之一=4969rad/s,则f0=790Hz,而输出基波频率50Hz,开关频率为10k,所以设计满足要求。”
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431830
回 19楼(agckl1456789) 的帖子
我那个运放就是一个低通有源滤波了吧。。。

唉,我顿时感觉我好沧桑,好凄凉。。。[s:250]
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431833
回 20楼(primula) 的帖子
那么您去请教一下各路大神怎么样,PM一下不会有事的
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431834
回 20楼(primula) 的帖子
为什么?一个开关电源而已,不必在意。。。话说我已经各种失败上百次了也没有过这种感觉
+1
科创币
agckl1456789
2012-08-02
我疲软了··········歇会去了
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431840
回 22楼(baiwenglong) 的帖子
不是因为开关电源,我刚在回忆我小学毕业时候是个什么样。。。再看看你们的回复,我就倍感凄凉。。。
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布布卡
12年6个月前 IP:未同步
431847
回 17楼(baiwenglong) 的帖子
多了就成垃圾了 懒得处理不舍的扔

高频开关电源自制 注意布线电容质量 最好用钽电容
+1
科创币
primula
2012-08-02
我换电容试试。。
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431870
我换电容试试。。
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
431878
回 24楼(布布卡) 的帖子
呵呵,终于有同盟了,我也觉得有可能是布线的问题,protel重换一种自动布线试试
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布布卡
12年6个月前 IP:未同步
431899
回 26楼(agckl1456789) 的帖子
我一般立体搭棚。。很少出问题[s:274]
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primula作者
12年6个月前 IP:未同步
431900
回 26楼(agckl1456789) 的帖子
额。。从来不用自动布线,,那个好丑出来的。。
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最高主机泡泡
12年6个月前 IP:未同步
431907
Re:回 26楼(agckl1456789) 的帖子
引用第27楼布布卡于2012-08-02 17:00发表的 回 26楼(agckl1456789) 的帖子 :
我一般立体搭棚。。很少出问题[s:274]

立体搭棚是什么意思?
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布布卡
12年6个月前 IP:未同步
431919
回 29楼(baiwenglong) 的帖子
很乱搭棚的意思[s:275]
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小特斯拉圈圈
12年6个月前 IP:未同步
431947
输出串电感再对地接个电解和瓷片滤波一下。。
+1
科创币
奇侠
2012-08-02
圈圈出现,,,
+10
科创币
primula
2012-08-03
电容是有,没有电感,我再串个电感试试!
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金坷居士
12年6个月前 IP:未同步
432080
输出加CLC滤波 一定可以搞定~
+1
科创币
hefanghua
2012-08-02
那个叫π型滤波
+10
科创币
primula
2012-08-03
我试试!
+1
科创币
布布卡
2012-08-03
clc。。。。
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agckl1456789
12年6个月前 IP:未同步
432665
上边的方法都是滤波,这是亡羊补牢,从运放出来了就应该不会有那么高的振荡的,还是应该检查电路设计问题
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飞线大师
12年6个月前 IP:未同步
432690
楼主啊。波纹100MV(兆福特),好大的说
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airsmiler
12年5个月前 IP:未同步
448576
根本不是滤波的问题,你这个纹波不大才怪呢,你反馈回路呢?DC-DC的FB或者sense管脚需要通过电阻分压从输出取信号才能构成反馈才能实时调节,你的反馈信号都没有取直接用运放给sense送电压信号,这样信号DC-DC都不能跟踪输出,纹波不大你来找我。还有就是即使用运放作缓冲你也要看看这个运放带宽才0.7M能运行个毛啊!运放电源管脚不并联电容却在反馈回路还并联那么大的电容,对你的水平深表怀疑!算了不说了,你这这么简单的电路上面错误一大堆,至少有七个我懒得一个一个说出来了!!!
+20
科创币
量子隧道
2012-09-04
高质量发帖
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山寨雷神公司
12年5个月前 IP:未同步
448579
回 楼主(primula) 的帖子
难道是传说的地环路?
断开地线一端避免绕成一个圈试试看
+10
科创币
primula
2012-09-04
谢谢你的建议,确实是布线的问题,已经重做测试过了,呵呵
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airsmiler
12年5个月前 IP:未同步
448584
回 36楼(山寨雷神公司) 的帖子
根本不是SI的问题,电路就设计错了~
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金坷居士
12年5个月前 IP:未同步
448596
回 8楼(agckl1456789) 的帖子
啊啊啊 现在初中毕业的都能这么厉害了 我一想真是惭愧 当时花了好多米但是没出啥作品
我初三时还抱着双变自激电鱼机玩呢…
PS:我今年刚高三
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hackerboygn
12年5个月前 IP:未同步
448609
老生第一次见有人用开关电源做恒流……


PS   35楼话糙理不糙,主要问题都点到了
+1
科创币
primula
2012-09-04
网上都这么说,我们去年电子设计竞赛做的恒流就是用TPS电源芯片做的,纹波一两mV,开关电源做恒流是可行的
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量子隧道
12年5个月前 IP:未同步
448623
OMG,你布局时似乎没考虑地电流环路的问题。
输入滤波电容地,续流二极管地,5430地,输出电容地,这些是大信号地,应该会聚到一整块铜皮上。
而小信号地,如运放地,运放电位器地,输出采样电阻地,他们彼此的连接,应该不被上述大电流地所切断。
而你居然让C5连到上面铜箔上,还让5430地穿过运放地。R1最好放在右下角。。。无语了。
另外,C4C8原理上是没必要的。
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primula作者
12年5个月前 IP:未同步
448641
回 35楼(airsmiler) 的帖子
回 35楼(airsmiler) 的仁兄

你好,我做的不是恒压源,而是恒流源,上面两个很大的圆焊盘是放的0.02欧姆的检流电阻,通过将电流在检流电阻上的分压放大后送回sense,来达到将稳压芯片做恒流用的目的,因为稳压芯片会调整电压让检流电阻端保持稳定电压,这样电流信号就转换成了电压信号,从而达到恒流的效果。
运放电源端有个电容C7,反馈端的小电容是因为有明显的震荡,我也试过加上和不加,减弱纹波的那个效果是很明显的。。。

至于我的水平...我从来没有说过我的水平很高,不光你怀疑,其实我也一直很怀疑...但是像仁兄这样语气中带有明显的鄙视的,不从我的感受来说,至少我觉得这样是不礼貌的,我是来请教求学,难免水平不高,您的老师在您不知道的时候是这样的吗?
如果电路中有其它错误,还望仁兄不惜赐教。
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primula作者
12年5个月前 IP:未同步
448642
回 40楼(量子隧道) 的帖子
谢谢你提出的地电流环路的问题,还有确实不该让5430地穿过运放地,一位师兄也这样给我说的,板子已经改过一次了,纹波确实小。[s:223]
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airsmiler
12年5个月前 IP:未同步
448647
好吧,不好意思,我语气有点重了。首先你用开关电源做恒流源出发点就有问题,开关电源本来就不适合做恒流源。你0.02欧的检流电阻在1A的电流下压降才0.02V,而你sense端电压应该在1.2V左右,即你必须放大六十倍,开快电源中噪声有多大你应该清楚,你这走线就是一个高频接收天线,反馈回路的信噪比肯定会很低。至于你说加电容纹波减小那是因为电容对高频信号阻抗很低,整个运放就相当于一个射随,直接把高频噪声及其谐波给旁路了而没有经过电阻反馈回路放大。还有就是你0.7M的运放做反馈放大几十倍的带宽够吗?500K的开关频率我想信号上升沿至少为200ns左右吧,信号带宽肯定都上M了。
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primula作者
12年5个月前 IP:未同步
448649
回 43楼(airsmiler) 的帖子
额。。运放因为封装是一样的,实际用的运放不是图上这个,带宽应该是够的。。。
开关电源做恒流源是可行的,去年我们参加电子设计竞赛的时候,也是开关电源做恒流,纹波一两个mV,原理是一样的,只是当时我们做的是用单片机控制电流,反馈电路复杂些,这个是用电位器调整运放的放大倍数来调整电流的。
但是那个恒流部分是我的一个师兄设计的。
我是做控制的,最近想深入下电磁干扰方面的知识和布线经验,所以先从做开关电源下手,布线有问题还请多指教。。。
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primula作者
12年5个月前 IP:未同步
448662
网上都这么说,我们去年电子设计竞赛做的恒流就是用TPS电源芯片做的,纹波一两mV,开关电源做恒流是可行的
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lzqing
12年5个月前 IP:未同步
448666
合理的调整一下布局布线,取样电阻到运放输入端应该尽可能短且用地做屏蔽,还需要远离电感;
另外,TP5430的输出脚尽可能靠近电感和二极管,有一点需要注意的是TI这些芯片都有PowerPAD,也就是芯片本体背面的金属导体层,需要有良好的与地焊接;TI的规格书第10页有提供一个简易的参考布线

无标题.jpg
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hackerboygn
12年5个月前 IP:未同步
448689
我觉得,LZ的问题不在什么布线、什么滤波,症结在运放的带宽,换个带宽高的运放,应该可以立竿见影。

PS    我看了一下,LZ测量开关电源纹波的方法不科学,误差很大。详请自行谷歌[s:272]
20090826133622.jpg    20090826133646.jpg
+1
科创币
primula
2012-09-04
噢,谢谢提醒,这种缠绕的测量方式以前我看到过,后来忘记了,确实这个也有影响。。
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primula作者
12年5个月前 IP:未同步
448692
噢,谢谢提醒,这种缠绕的测量方式以前我看到过,后来忘记了,确实这个也有影响。。
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hackerboygn
12年5个月前 IP:未同步
448697
探头的地线越短越好,否则就成天线了
探头的阻抗越小越好,千万不要用X10档,最好就用根50欧姆的同轴电缆,在示波器端再搞终端匹配
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