ADS1118开发板
基于TI公司ADS1118数模转换器件的评估板
输入端相同滤波电路
简单易懂的电路设计
附带一根K型热电偶
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[记录一]
最近接触到一个软件,印象笔记,感觉很好,一鼓作气把自己零散记录的工作笔记作了整理,还是没有恒心,工作笔记也是做得断断续续的,其间遇到的很多问题都已经不大记得怎么解决的。
介绍一下自己,985学校硕士毕业的工科女生,在学校学的弱电,却在一个涉及电力电子的单位工作,工作两年半,一直是围绕一个项目打转,在公司的第一年 就是做些线路板方面的测试等,相当于一个熟悉的过程吧,第二年开始接手一个10kW Boost的项目,说接手是因为这个项目交给我的时候其实是有一个实体的,就是说拓扑、器件、甚至控制方法都是已有的,但是就是除了原理图外没有任何技术 文档,而我那个时候对开关电源是没有丝毫概念的,公司也没有人能够具体的指导我,领导们都是从意识层面进行指导的。这个项目从没有任何概念到摸索搞明白然 后完成型式测试大概用了半年接近一年的样子,当然因为型式测试有些项目时间是很长的,今年下半年一直在处理产品从研发阶段到生产阶段中遇到的各种奇葩问 题,也是因为今年没有什么新项目。说到这个其实也很心酸的,电力电子产品基本都是体积超大、重量超重的那种,而我们是小公司,即使是电力电子研发工程师也 是要求搬运、拆卸啥的都得能干,我体重才不到一百斤,即使想做也是不可能做的,而我的直接领导也很头疼这件事儿,究竟安排什么样的项目给我才合适,这个 10kW boost在我们公司算是小功率产品,体积重量也都还好,而正好今年推的大产品要用到这个boost,才作为一个项目给我做,所以说作为一个工科女生,在 一个电力电子方向的小公司做硬件研发工程师,我其实非常担忧自己的前途,由于管理上的混乱以及培训制度的不健全,我做开关电源的成长之路也异常缓慢,当然 这也跟个人性格有莫大的关联,我做事异常认真谨慎但并不特别刻苦,因为觉得不好好享受生活的话总有一天回首会发现时间都去哪儿了呢。
再简单介绍一下这个10kW Boost,就是教科书上最简单的那种升压拓扑,不过是用的三组并联器件来增大功率,不是板级电源。组装原版boost,准备测其电气性能,理解一下其究竟是怎样工作的。(此时,我也看了开关电源的入门介绍,但是所有开关电源的介绍都是对稳态工作情况的 介绍,还是很难形象地理解boost究竟是怎样工作的,比如我其实首先关心的是它是怎样启动的,而不是它的稳态波形是怎样的)
查看同事以前测的波形,始终参不透电感电流的奥秘,观其平均值确是三组电感的总电流。不过观其最大值与最小值之差(纹波电流)对应的电感L值又与实际的L值无法对应,所以无从得知到底测的是哪个电流,故需亲自测过。以前也曾把boost的电源板和控制板拆下来过,现在装回去时发现不知如何装了,h总批评我怎么没拍张照片,这确实是个不该犯的错,错在自负,自觉只拆下两块板子,没什么复杂的,一定能装上去。造成现在组装的麻烦,万事都需慎重。测试boost需供电系统、负载。
[记录二]
供电方案:1. 蓄电池 2. 超级电容充放电控制箱
目前问题:1. 采用蓄电池,需在蓄电池与boost间接一开关控制,否则在蓄电池带电状态直接连接有一定的不安全性。连接完成->系统上电工作,这样的顺序才是安全合理的,但是却找不到能承受如此大电流的开关,选用不合标准的开关只能做轻载实验。2. 超级电容充放电控制箱是以前用于boost测试的,本来用它为boost供电是最合适的,但是现在由于时隔多月,该控制箱已经被拆得面目全非,复原应该没 什么问题,只是其内的触摸屏和PLC是需要程序的,而编制人员已不在本公司,公司又没有做好相关的存档,搞得很麻烦。所以,不管是成功投入市场还是中途终 止,失败的项目都应该做好存档。以防以后重新要用到的时候无法寻找。最近有些懈怠,做事遇到点问题就打不起精神,因为找不到方向,或者意义吧,有些茫然。突然想通了,总不能因为现存的一些问题搭上自己的人生吧,人生是自己 的,而现状无法改变,我想我只能改变自己的方法去做自己要做的,而不是纠结于为什么这样为什么那样。看了一篇文章,模拟电路设计的九个级别,发现自己才处于三段,虽然我不做模拟电路设计,但级别应该类似,没有成功的设计经验,对仿真器也是只会用而不熟练,前路漫漫。触摸屏的程序要过来了,下载成功,西门子PLC S7-200程序还在里面无需重新下载,实验箱也安装好,找了个电容管理板跟新做的一批略有不同,即PT100测温输入功能基本无效,这个是测环境温度的,做boost实验时应该也不是很必要。
实验完成后,应做个文件归档和软硬件说明文件、操作方法。明天准备充电、实验,测boost的波形,希望一切顺利。做了空载和120Ω负载波形,不过看波形有点怪,空载运行时三个电感电流有负值,理论上应该是零,不知是探头操作问题,还是系统的动态特性如此,而120Ω负载时,电流有包络谱振荡,boost噪音很大。母线电压、IGBT的CE电压也有大尖峰值,why? 明天换几个测点测试看看。用录波仪代替示波器测试:空载、100Ω、45Ω负载,噪音很大,尖峰值也很大(带负载时),空载时,无尖峰电压,不过电流仍然不知为何是负值,换了一个罗氏线圈测电流,现象依旧,理论boost的电感是不可能流过负的电流值的,why?关于测出的电感电流为负值的原因:不能用罗氏线圈测这种长时间的DC电流,罗氏线圈会饱和,由于罗氏线圈采用Current Transform技术,只能测短时电流,尤其在测试脉冲电流时比较有优势,比如用于IGBT的双脉冲测试指定使用罗氏线圈,正是因为罗氏线圈高频响应做得比较好,而直流电流应选择基于霍尔原理的电流探头进行测试。测了几组波形,包括30Ω负载,输出电压都不够理想,出现在开关器件开通关断瞬间的高频尖峰值都很大,偏离直流值约200V左右。
测了几次,控制板开始报故障,把控制板拆下来测试没有问题,发现是为控制板供电的电源板出问题了,电源板是基于反激拓扑的开关电源,输出的+15V、 -9V呈现规律性波动,如同打嗝一样,拆下来测了两天,测了每个关键点的波形,应该就是论坛上所讨论过的打嗝保护,可是就是一头雾水,不知原因何在,应该 说电路是成熟的,做了那么多实验了,所以应该是有元器件损坏才造成这样的打嗝保护,继续找!
PS:后来测试过程中把MOS开关管和电流采样电阻都弄坏了,都换掉了并且换了UC2842芯片,板子正常工作了,但是至今也不知是什么原因造成的。发现开关电源的调试中经常出现一类问题,即知道故障源在哪边,换掉就OK了,但是却无法定位故障原因。
【记录三】
1. 关于探头:
700924为YOKOGAWA的100MHz带宽+/-1400V范围的有源差分隔离电压探头,变比分为两档:1000:1 & 100:1;LDP-2002探头为25MHz带宽+/-1400V范围的有源差分隔离电压探头,变比分为两档:200:1 & 20:1; 从文件夹<BOOST829>中的0005.wdf可以看出700924的优越性,LDP-2002测到的高频尖峰电压呈阶梯状,明显是采 样率不够,另外用LDP-2002与700924测同一点波形,LDP-2002测得的尖峰比700924测得的延迟350ns(PS:后来发现是我使用 的那台录波仪DL850的CH1、CH2输入模块是100MHz带宽模块,其他输入模块均只为1MHz模块,而我测试时700924探头一般是接入 CH1,而LDP-2002接入CH3或者CH4,所以此处测得波形的差异实际上并不足以说明探头的优劣)
2. 关于以前的误解
以前测得的波形均为10ms/div,测的时间很短,所以以为Boost的输出电压和电感电流是持续存在低频振荡的,这段时间录波仪的时间轴设为100ms/div测试了30Ω负载,发现这种低频振荡实际上是衰减的,48V输入电压 & 30Ω负载条件下 振荡大概约150ms后,电感波形和输出电压就基本没有明显的低频振荡了。
3. 关于输出电压的高频尖峰电压太大
IGBT关断时的尖峰电压是由于主电路的杂散电感造成的,会由升压二极管传递到输出端,比输出电压直流值高150~200V左右(负载最重时即30Ω负载),随负载减轻而变小。IGBT开通,二极管关断时的输出电压呈现一个衰减振荡,最初是个向下的高频尖峰,紧接着是一个向上的尖峰,值很大,+/-200V左右,但是这个振荡只 出现在输出电压而并未出现在IGBT的集电极,实际上,这个下降的尖峰与IGBT开通时下降的集电极电压保持相等,所以现在怀疑是二极管的关断时间和反向 恢复电流、电压造成的这一现象。发到这里,基本就告一段落了,这边就是一个开关电源白痴面对一个10kW boost 48v-480v直流升压器,通过一系列白痴级别的测试去了解boost的运作模式的,基本算是明白了书上讲的那些东西。
入门比较痛苦,但是由于时间不紧张,我也可以慢慢做,后面一段时间就是比较艰苦的工作了,怎样在现有的基础上把性能调好,然后是一个全面的型式测试,经常 晚上一个人在空荡荡的厂房调试,只有保安偶尔过来跟我聊聊天,但是我做实验的时候不大敢聊天,怕自己操作错,事实上我真的有一次因为跟人聊天把正负极接反 了直接导致线路板烧掉了,此后我就再也不在做实验的时候与人讲话了。做型式测试过程中遇到很多奇葩问题,甚至我都不晓得应该怎么描述出来,最后的解决办法 也都是治标不治本的办法。