聊一聊电路设计小经验

聊一聊电路设计小经验

在电源硬件设计时，经常会用到一些很常规的基础电路，原理基本上都是大同小异，可是在应用过程中总会遇到一些这样那样的问题，这时候，设计经验就显得尤为重要了，今天这一期，我们来谈谈电路设计时所需要的小经验。
1.整流桥并联
在小功率应用场合，很少用到整流桥的并联，但在某些大功率输出的情况下，不想增添新的器件单个整流桥电流又不满足输入功率要求，就需要用到整流桥的并联了，整流桥的并联不能采用两个整流桥各自整流后直流并联的方式，也就是不能采用图1的方式，因为整流桥没有配对，单纯靠自身的V-I特性，一般是无法均流的，这样就会造成两个整流桥发热不一致。而采用图2的方式，通常认为在一个封装内的两个二极管是非常匹配的，是可以均分电流的，所以采用图2的方式就可以实现整流桥的并联了。

2.浮地驱动
在驱动电路设计中，经常会提到MOS管需要浮地驱动，那么什么是浮地驱动呢？简单的说就是MOS管的S极与控制IC的地不是直接相连的，也就是说不是共地的。以我们常用的BUCK电路为例，如下图：控制IC的地一般是与输入电源的地共地的，而MOS管的S极与输入电源的地之间还有一个二极管，所以控制IC的驱动信号不能直接接到MOS管的栅极，而需要额外的驱动电路或驱动IC，比如变压器隔离驱动或类似IR2110这样的带自举电路的驱动芯片。
当然还有另外的方式，那就是采用别的方式给控制IC供电，然后将控制IC的地连接到MOS管的S端，这样就不是浮地了，控制IC的输出就可以直接驱动MOS管。

3.滞环比较器
在保护电路中，为了防止保护电路在保护点附近来回震荡，所以一般都增加一定的滞环。
在下图中，1M电阻就起到滞环的作用，如果没有1M电阻，很明显，VF电压达到2.5V运放输出低电平，低于2.5V，运放输出高电平。增加1M电阻后，在运放输出低电平时，6脚电平为0.7+（2.5-0.7）*1000/1010=2.48V。当VF低于6脚电平后，7脚输出高电平（如果运放供电15V，7脚输出可按照14V计算）可以计算此时6脚电平为2.5+（14-2.5）*10/1010=2.61V，如果这是一个输入欠压保护电路，且VF为100：1的取样，则当输入电压高于261V，电路正常工作，当电压低于248V才会欠压保护，这样就增强了保护电路的抗干扰能力。一般经常用到滞环比较器的地方有：过欠压保护电路、转灯电路等.

其中，0.7V是假设的单电源供电的运放的输出最低电压，根据运放虚断的概念，2.5V电位的电流通过10K跟1M，流向运放输出，电流就是（2.5-0.7）/1010，乘以1000就是1M电阻上压降，加上0.7V就是同相端电平，其实就是一个节点电流为零的应用而已。
再来说一个单向滞回

增加二极管后变成单向滞环，反转点变成2.5V及2.61V，这样第一个转换点比较好计算，估计实际应用中这样用的多一些。
4.误差放大器输出钳位电路
设计电源中，无论是恒压源还是恒流源，只要是闭环控制，总少不了误差放大器，在进入闭环之前，误差放大器输出电压为最高值，正常来说，误差放大器供电一般在15V左右，则误差放大器的输出在开环的时候为14V左右，随着输入信号的增加，达到稳压（稳流）点后，误差放大器从最高点开始降低直到闭环需要的值，在误差放大器输出降低过程中，时间越长自然输出超调越大，电路越不容易进入稳定。
增加一个二极管+稳压管后，可以在一定程度上改善这个问题，如下图所示，如果稳压管是3V左右的，那么在开环的时候，误差放大器输出被钳位在6V左右，这样当进入闭环的时候，误差放大器输出就不是从14V开始下降而是从6V左右，降低到闭环需要的电压值自然需要的时间就短，电路就越容易进入稳定。
大家可以去看看IC内部的误差放大器输出，无论IC供电电压多少伏，误差放大器输出电压的最大值应该都不会是IC供电电压，而是6V左右吧，不知道是不是也是基于这个原因。

5.漏感的测量
在电源变压器设计过程中，相信大家都很清楚变压器的漏感如何测量，很多网友经常在帖子里提到，我的变压器电感1mH漏感600uH，如果你也测量到这种情况，那么最好再确认一下，因为我们知道漏感储存的能量是无法传递到副边的，如果你的变压器参数如上所说，你想想你的变压器的效率会有多少？还有的网友会纳闷，自己绕的变压器明明漏感测试的不大，为什么在应用中会出现那么大的尖峰？因为在实际工作中，不仅仅变压器的漏感在起作用，你的布线电感也在起作用。
正确的测试漏感的方法应该是其余器件先不焊，将变压器首先焊接在PCB上，然后用粗短线将MOS管，输出整流二极管短接，将输出滤波电容短接，从输入滤波电容测量进去得到的是输入的漏感。将输入滤波电容短接，从输出滤波电容测量进入，得到的是输出端的漏感，这样的测试方法考虑了PCB的分布电感，更接近实际的情况。
6.反激电源的调试
小功率反激类输出电源，对于经常设计的人来说，基本都是空载或轻载直接上电，由于已经轻车熟路，所以基本不会有什么问题，主要问题在于参数的优化。但对于菜鸟或新手来说，有时候电路原理还不是很明了，想通过动手来加强印象，如果自己做出来的电源直接上电，估计炸机的可能性会超过一半，所以还是循序渐进好一些。首先，单独给控制IC供电，看看IC工作是否正常，主要看频率及MOS管的驱动信号，如果单独供电，IC都工作不正常的话，你如果直接上电后果是什么不用说了吧？IC单独供电正常后，我一般都是找一个带限流功能的直流输出电源给自己设计的电源供电，然后空载上电，看输出电压是否正常，由于直流输出电源带限流功能，所以即使存在问题也是供电电源限流保护，空载输出电压正常再逐渐加载。如果没有带限流功能的直流电源，我的意见也不要贸然直接加交流，可以在交流输入端串联一个白炽灯做限流功能，然后看空载是否正常，如果正常后再将白炽灯去掉加交流，这样会安全一些。
7.双环控制系统的切换
在设计电路中，带有限流功能的恒压源及带有限压功能的恒流源相信大家都不陌生，很多网友在设计电路的时候，有时候会采用下图所示电路，一个稳压环一个稳流环，逐渐增加负载，稳流环输出低电平进入限流，当负载减小退出限流的时候，稳压环需要一个切换时间，那么就出现了两环路都不工作的一个空白区，在这时间内，电路相当于开环，对电路来说，总归不是好事。 但如果第二个电路，就不存在这样的问题，限流的时候，稳流环拉低稳压环的基准，在这个过程中，两个环路都在工作，即使在限流过程中，突然断开负载，由于稳压环一直在工作，所以在很短时间内电路就会进入稳定。而不会出现上述电路的空白区。

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