早两天接到一个故障反映,一款板子的测试工装经常误报故障,原来用的好好的板子怎么就不好用了呢?
查看故障内容,基本都是发生在一个过流电路的位置。简单的讲,就是测试工装上的一个LM317稳压电路稳压出来的3.0V不准确所致。用万用表测量3.0V的电压时,早上测量还是3.000V,下午可能就飘到了3.08V以上了,过第二天,又可能测的2.94V了,如此导致了测试的误报故障。
如图,LM317的调压电路,原电路使用了R为1K-0805贴片电阻,R2使用了多圈可调电阻10K,问题是使用了可调电阻为什么会导致了如此高的输出电压变化呢?归结起来有以下原因:可调电阻是机械结构,机械触点受震动影响了R2的值,导致输出电压的变化;可调电阻R2和固定电阻R的温漂不一致,当温度变化时,电阻的变化率不同产生了不同的阻值比例,导致输出电压变化。其中第2个原因没法改变了,因为材料就这么些了,而且影响不是很大。但是第1个原因非常明显,多圈的电位器,拧半圈就可以改变输出0.2V左右了,用螺丝刀稍微的触碰,都会导致输出电压的较大变化。
分析原因如下:
Vo = 1.25V × (R2+R)/ R = R2 / R × 1.25V + 1.25V,由于某种原因(比如震动)导致R2阻值变化了ΔR,而且ΔR随机分布,R2‘ = R2 + ΔR;
Vo’ = R2‘ / R × 1.25V + 1.25V = R2 / R × 1.25V + ΔR / R × 1.25V + 1.25V,变化的电压值就是ΔR / R × 1.25V,因此,使用更大的R可以使得输出变化更小。当然R的选取还得保证能调节到需要的输出电压。
根据以上原理,把R从1K-0805改为6.8K-0805贴片电阻,再拧下电位器调到3.00V,细心点会发现,此时拧半圈电位器输出电压变化量0.05V都不到。也就是在R2变化阻值相同的情况下(拧了半圈),输出的电压值稳定性大大增加了。经过修改了以后,测试工装没有因为此处电压导致了故障了。
此事告诉我们,虽然原理上可行,但是我们需要考虑:
1、当前的参数是不是最优化的参数(在噪声和功耗取个折中);2、如果某个器件的参数变化(可调电位器微量变化是常见故障),后果是什么,是否还能正常工作;3、温度剧烈变化(R和R2的随温度变量率不同),电路能否继续工作;4、常见的误操作(工作过程不小心触碰导致短路)会导致损坏电路吗,能否采取保护措施?
网友1评论:电位器,机械振动或者主动调整旋钮时, 抽头所处位置也是有很大关系的, 举例讲, 1k电位器, 线性的, 10圈行程, 当电位器处于2圈位置(也就是200欧),和处于9圈时(900欧) 半圈的50欧变化,对其百分比影响是不同的. 提高R的数值, 必然也提高了R2数值, 如果R2还是那个器件,也就有上述效果了.
网友2评论:
网友3评论:可调电阻温度系数不可低估,能不用可调电阻就尽量不用。