今天早上TI杯公布了相關的使用儀器和設備,以及之前發布的推薦芯片等等,大家一定很關系這個,因為各路高手現在著手開始分析和預測賽題了,這里也開個帖子,有請電源網的各路神仙們大顯身手,分析一下今年的賽題,尤其是電源類備受關注。
老規矩,上圖說話:一下是今天早上給出的器件和設備,推薦芯片表在附件中。
小弟粗略的看后推推薦芯片和設備情況,簡單發表一下電源,歡迎大家糾正和補充,深入分析。
電源題分析
分析出發點:學生電賽絕對是低壓,小功率,大家都知道,出事故了誰也負責不了,以前的光伏發電也是低壓模擬的,大家都懂的。
從這上面看的話,先看重點吧,什么MOS的驅動芯片和線性穩壓電源。mos管還有集成了MOS的開關電源芯片5430和5652(估計也就做個輔助電源什么的,不是核心)的先不用管它,上表中只有一個芯片備受關注,就是TPS40210了,主打的是BOOST ,當然也是可以應用在比如其他的幾個拓撲的,但是這些進過下面的種種分析還是在BOOST這塊,其他的忽略掉。
第一點,先看看設備情況吧,分別是
a) 3A/30V雙路穩壓電源(可并聯);
三位半數字萬用表;
漆包線:電流2A及以下。
1W白光LED發光管。
大功率三極管或MOS管(6A)
這些東西大家幾乎都可以猜了,漆包線不用說了,無非繞電感和變壓器,主打還是電感,為什么?電賽做了這么多年,高頻變壓應用的有多少?從事開關電源設計的工程師們得具備多少年的經驗積累才能搞定高頻變壓器的問題,學生就不用說了,而且電賽電源題每年的指標都在不斷提高,高頻變壓器的確是個難搞的問題。這個時候想想,是BOOST的話,又不是大功率(電賽這種100W一下的根本算不了什么),什么電磁干擾之類的很小,其實無需隔離設計,因此是不是可以忽略變壓器呢?當然輸入的什么工頻變壓器和自偶變壓另當別論吧。
然后再來關注一下1W的LED發光管?這個時候很多人都能想到LED照片供電,這個時候再打開推薦的芯片TPS40210的芯片手冊看看應用吧,如下圖可以見:
大家看到應用那塊,第一個就是LED照明了,剩下的兩個工業控制和電池電源系統忽略掉,繼續往下翻芯片手冊可以看到官方提供的LED照片參考電路,如下圖:
就是這個圖,視乎能夠感受到越來越多的出題線索和思路。再具體看看電路的核心組成吧,窗簾了這么多的LED并且有采樣電阻RIFB,官方提供的設備開始漸漸對應上了,此外很明顯需要對輸出電流進行采樣反饋。這個時候我們在回去看看推薦芯片里面還有兩個沒有提到但是似乎比較重要的芯片就是電流檢測芯片INA210和INA282,這兩個芯片是兩個高精度,零漂移的電流分流監控器。
從電流分流監控器開始的需要一些細節分析,然后還有一個設備儀器給出來的是3A/30V雙路穩壓電源(可并聯),這里開始小弟也闡釋著猜,連個電流監控芯片單純在LED電流反饋環路上做文章是不是還是有點不太那么讓人歡喜呢?3A/30V雙路穩壓電源是實驗室常見的電源,但是官方特別標注了可以并聯,重點不是可不可以,而是并聯兩字,單純的說給BOOST輸入端并聯加大功率是不是還是過于簡單的想法了,有沒有可能是兩個相同的BOOST LED照明系統的電流監控控制呢?雖然說有點像11年的負載均分那道電源題,但是實際上也是相差很大,也算是有點合理吧,為什么呢,有一些可以支持的就是,從11年的題有精度要求把,但是從今年提供的數字萬用表來看,咱們想想,才3位半呀,說什么也不能使什么高精度吧。
說道精度,還可以說說電源的要求問題,如果不是高精度要求是不是大功率?3A/30V雙路穩壓電源兩路并聯的話相比以往任何一年來說確確實實是大功率了,180W? 支持這一點的還有一個線索就是提供器件設備里面的大功率三極管或MOS管(6A)。雖然說學生們在使用MOS管的時候一般都是隨便找個常見的什么540呀640呀之類的上百安電流的MOS管進行大材小用,但是官方肯定不是隨隨便強調的6A呀,。
結合上面一下我們再繼續看看我們之前先不管的那些推薦芯片,我們這個時候看看推薦使用的MOS管CSD19535KCS,這個管子的參數可不一般,導通電阻RDSON和充電電容CGS都還是不錯的,在上面提到的大功率基礎上又可以聯想到高效率這個問題,3位半的萬用表不測量精度,但是沒說不測效率哦,對LED照明了解比較深入的朋友們比較清楚,如果是寬電壓輸入范圍內的LED照明電源,保持很高的效率的話確實也是個難度,對不對?
現在提到效率這個問題,既然要求高效率,那是不是應該對電路的重要消耗功率的器件和回路進行優化設計呢?BOOST電路,高效率的話我們首選的就是同步整流方式了,既然主控芯片沒有提供專門的同步驅動,但是我們在看看驅動MOS管的驅動芯片吧。TPS28225DR和UCC27211DDAR這兩個都是具有高端和低端的半橋驅動芯片,驅動能力很強(這里特別是對一些大一大二的同學們提個醒,MOS驅動芯片手冊上只是接了個電阻直接驅動,大部分大功率場合是不行的,小功率并且驅動輸出較強的芯片還可以)。其中TPS28225DRR的芯片手冊里面就具體應用到同步整流場合,并且給出了參考電路。這一點,歡迎各位提出寶貴意見和看法。
到此,小弟的看法差不多了,重要的都提到了,沒提到的就是幾個推薦芯片,一下簡單說說,因為這幾個芯片并不是重點。
第一個就是降壓的線性電源,是不是可能給電流檢測芯片供電呢?這樣的話能夠保證芯片更加穩定準確。
第二個就是內置了MOS的開關電源芯片TPS5430和TPS5652,這兩個片子尤其是5430大家都用爛了,怎么用的話自然不用多說了。
以上全部都是個人看法,時間和能力十分有限,說錯的地方很多,歡飲大家指出糾正和批評,同時提出自己寶貴的看法和分析意見。小弟再次替廣大做比賽的本科同學們謝謝各位電源友!