新型LED模擬和數(shù)字直流穩(wěn)壓電源研究資料方案
2017-7-8 14:50:25??????點擊：
各位，我想首先分析研究直流穩(wěn)壓電源方案的可行性，再講解實案的開發(fā)過程。
將PWM信號V2通過RC積分加到運放的同相端做基準(zhǔn)直流穩(wěn)壓電源電壓，通過檢測直流穩(wěn)壓電源輸出端的直流穩(wěn)壓電源電流加到運放的反相端做比較，實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源電流調(diào)節(jié)功能。
通過R1與電阻直流穩(wěn)壓電源器R6分壓，實現(xiàn)改變基準(zhǔn)直流穩(wěn)壓電源電壓，調(diào)節(jié)輸出直流穩(wěn)壓電源電流。
通過R1，經(jīng)過D1穩(wěn)壓，維持無直流穩(wěn)壓電源器狀態(tài)下的正常輸出。
通過仿真可以看到，無直流穩(wěn)壓電源器狀態(tài)下，PWM直流穩(wěn)壓電源器100%占空比下，電阻直流穩(wěn)壓電源器100K下，基準(zhǔn)保持相同。
通過調(diào)節(jié)R1，基準(zhǔn)分壓電阻R11和R3，V3，使電阻直流穩(wěn)壓電源器100K下的基準(zhǔn)與無直流穩(wěn)壓電源器的情況下保持相同，也可使電阻直流穩(wěn)壓電源器調(diào)節(jié)輸出直流穩(wěn)壓電源電流的比例發(fā)生改變。
R1為56K的對應(yīng)參數(shù)顯然直流穩(wěn)壓電源比例不理想，50%阻值時分壓直流穩(wěn)壓電源電壓還有7.9V，即50%直流穩(wěn)壓電源器阻值對應(yīng)的輸出直流穩(wěn)壓電源電流有80%。
R1為100K時對應(yīng)的參數(shù)明顯改善，50%阻值對應(yīng)68%。
PWM直流穩(wěn)壓電源沒有分壓問題，直流穩(wěn)壓電源比例非常理想，RC積分直流穩(wěn)壓電源電路要選好阻值和容值，過大的阻值容值時間常數(shù)太大，過小的阻容值使信號不夠平滑。
直流穩(wěn)壓電源器到D1最好串個小阻值電阻。0-10V也是同理，以上直流穩(wěn)壓電源方案經(jīng)過驗證可行，就是所謂的三合一直流穩(wěn)壓電源了，這種直流穩(wěn)壓電源方式對于PWM直流穩(wěn)壓電源而言，只能適應(yīng)10V PWM，且需精確控制PWM高電平直流穩(wěn)壓電源電壓，因為直接反應(yīng)的是輸出的直流穩(wěn)壓電源電流。
然而，如果需要能在不同PWM電平下進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源，此直流穩(wěn)壓電源方案就行不通了。下來探討第二種直流穩(wěn)壓電源方案。
通過檢測輸出直流穩(wěn)壓電源電流加到運放的反向端，利用PWM信號控制三極管的占空比，把2.495V的基準(zhǔn)電平經(jīng)過RC積分加到運放反向端，改變實際的直流穩(wěn)壓電源電流檢測信號，實現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出直流穩(wěn)壓電源電流的目的，從直流穩(wěn)壓電源電路圖中可以看出，只要滿足PWM信號高電平時，三極管能夠飽和導(dǎo)通，低電平時能完全截止的條件下，無論PWM信號是多少V，調(diào)節(jié)的輸出直流穩(wěn)壓電源電流基本不變。
PWM信號1%占空比下，反相端的直流穩(wěn)壓電源電壓為97.8mV,而同相端基準(zhǔn)直流穩(wěn)壓電源電壓為111.5mV，說明占空比1%時對應(yīng)的輸出直流穩(wěn)壓電源電流為12.3%，顯然可調(diào)節(jié)的最小直流穩(wěn)壓電源電流太大了，不符合要求。
通過改變R11和R3可改變調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源電流的比例，當(dāng)然可改變的地方很多，如前面的RC積分中R的阻值，但是我們不要去動他，就動這兩個電阻就可以了。通過把R11改為10K時，我們可以看到，同相端的信號與反相端的基準(zhǔn)基本差不多了，1%占空比下對應(yīng)的輸出直流穩(wěn)壓電源電流只有近1%，要注意的是，直流穩(wěn)壓電源電流調(diào)節(jié)并非越與基準(zhǔn)相近越好，最好要留點裕量，避免提前關(guān)斷。
我們再來看一下Q2的波形，經(jīng)過仿真，可以看到有很高的尖峰。
通過在Q2的C-E之間并聯(lián)一個小電容，基本沒有尖峰了，波形很漂亮。
這個直流穩(wěn)壓電源方案的好處是對PWM電平可以有很寬范圍，沒有精度要求。
細(xì)心分析直流穩(wěn)壓電源電路的朋友還可以看出，具有軟啟動功能，在通電瞬間，由于時序和響應(yīng)時間問題，“三極管還沒來得及導(dǎo)通”，2.5V的基準(zhǔn)直流穩(wěn)壓電源電壓通過分壓，直接加到運放的反向端，使反向端的信號最大，因此開通瞬間的輸出直流穩(wěn)壓電源電流很小并慢慢建立的一個過程。建立的時間與RC積分直流穩(wěn)壓電源電路的時間常數(shù)和PWM信號的占空比有關(guān)。
然而行業(yè)對這類型的直流穩(wěn)壓電源方案普遍的認(rèn)知是無法完全關(guān)斷和無法精確控制。
也許是普遍認(rèn)知，也許是做過的沒能完全關(guān)斷和精確控制，再傳到?jīng)]做過的人的耳朵里，也就這么傳下去了。
我不太喜歡那些條條框框，別人說做不到我們就真的相信做不到，因為大家都是這么做的。
其實只要稍微發(fā)揮下自己的創(chuàng)造力，關(guān)斷的辦法還是很多，比如可以再用一個運放專門用來控制關(guān)斷和導(dǎo)通，比如用個MOS切斷輸出或控制前級等等。切斷輸出會引起過沖的問題，只要解決過沖的問題就實現(xiàn)了。這種方法我試過，但沒有去鉆研了。因為我用另外的方法解決了。
考慮到直流穩(wěn)壓電源技術(shù)的保密性，以及正在申請專利的問題，不能透露過多的信息。只能給大家一個思路，但是我覺得已經(jīng)足夠了，總不能我直接把直流穩(wěn)壓電源電路貼出來，這樣就創(chuàng)造不出更有逼格的了。這樣也鍛練不出自己的創(chuàng)造力，讓自己得到提升。所以望諒解哦。其實不管什么東西，看似復(fù)雜與神奇，其實只不過是直流穩(wěn)壓電源元器件的基本特性應(yīng)用而以。比如說以前照相機(jī)的閃光燈，看似蠻神奇，只不過是電感的基本特性而以。
這種解決直流穩(wěn)壓電源方案是可行的，我們已經(jīng)推出了 LSP03 + LSD58 模塊（ PWM控制+DIM控制），特別是PWM直流穩(wěn)壓電源模塊 LSD58D做得非常細(xì)致，可以精確控制關(guān)斷，對PWM控制器的驅(qū)動能力只需50uA，意味著一個普通的5mA驅(qū)動能力的PWM控制器可以同時帶到100臺直流穩(wěn)壓電源，留點裕量，最少也可以帶到50臺。
對于LSD58B 0-10V直流穩(wěn)壓電源也可以實現(xiàn)精確關(guān)斷，關(guān)斷直流穩(wěn)壓電源電壓在0.2-0.3V的樣子，導(dǎo)通直流穩(wěn)壓電源電壓在0.4-0.5V的樣子。
好了，采用第二種直流穩(wěn)壓電源方案，進(jìn)行正式的設(shè)計工作了。
直流穩(wěn)壓電源元器件的位置基本擺好了，走線布通了。采用非常緊湊的設(shè)計，60W直流穩(wěn)壓電源僅42*100的直流穩(wěn)壓電源PCB尺寸。
設(shè)計直流穩(wěn)壓電源PCB要素，大的及核心的器件先布局，先布局好插件，再布貼片，最后走不通時再進(jìn)行應(yīng)當(dāng)調(diào)整。
直流穩(wěn)壓電源PCB布局布線應(yīng)從工作性能，可靠性，EMI，工藝可行性，現(xiàn)代商業(yè)競爭的經(jīng)濟(jì)性，有更高追求的美觀性等綜合折中考慮，不應(yīng)是傳統(tǒng)的，很多論文，很多書籍上單一的條條框框。
比如說大直流穩(wěn)壓電源電流回路要小，MOS管D極到變壓器間動點，次級整流前的走線要小且短等等。我們不應(yīng)該局限于此，但盡可能按那要求去。最終還是要根據(jù)其它因素綜合考量，進(jìn)行折中處理。
比如這個是60W的直流穩(wěn)壓電源，輸出直流穩(wěn)壓電源電流較小，55V1.05A，為了經(jīng)濟(jì)性，采用兩只DO-201封裝的二極管，為了加強(qiáng)散熱，不得不把次級整流前的走線面積加大，且開窗，EMI會差多少呢？改善線小與走線很寬并開窗時的EMI需要多少成本呢？用很貴大直流穩(wěn)壓電源電流二極管或是再加個散熱片，哪個更加具有商業(yè)價值呢，再說這么小的直流穩(wěn)壓電源PCB尺寸也放不下那么多東西，顯然只能走線寬并開窗處理，當(dāng)然是在走線寬并開窗就能滿足散熱的前提下。總之我們應(yīng)把可靠性放在第一位，沒有了可靠性，再談什么EMI或其它任何東西都沒有意義了。
工藝的可行性應(yīng)確保插件方便，焊盤無連錫虛焊等現(xiàn)象，貼片直流穩(wěn)壓電源元器件盡可能朝一個方向，工藝好且美觀，焊盤保持1mm以上比較合適。
需散熱器件下面的直流穩(wěn)壓電源PCB能開孔就盡量開孔，利于散熱。
到這里，直流穩(wěn)壓電源PCB的設(shè)計工作就完成了，圖片為3D模型，采用了極具成本效益的CEM-1單面板，直流穩(wěn)壓電源電路復(fù)雜，直流穩(wěn)壓電源元器件多。
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