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【測試分享】很嚇人的車載同步BUCK電源設計

    感謝電源網,感謝天邊的邀請,哈哈~~

   趁著此活動把前段時間設計的車載電源分享一下;

其設計目的是用于汽車上多口USB給手機充電使用,或者停電時用電瓶供電給手機充電使用;

==============================

輸入電壓:10-60Vdc

輸出電壓:5Vdc

輸出電流:20A

輸出接口:多口USB A

效率:>95%(目標)

==============================

先上圖和測試視頻,后面再慢慢詳解:

IMG_3133

打樣成品圖

IMG_3093

純手工打造的樣機實物圖

QQ截圖20180608213714

測試視頻連接:測試視頻(直接點擊即可)

全部回復(81)
正序查看
倒序查看
154600
LV.9
2
2018-06-08 22:41
占位
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154600
LV.9
3
2018-06-09 10:52
@154600
占位

本次設計采用的是TI的方案,使用LM5117這IC來進行設計制作;

數據手冊來一份:LM5117_datasheet.pdf

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154600
LV.9
4
2018-06-09 10:59
@154600
本次設計采用的是TI的方案,使用LM5117這IC來進行設計制作;數據手冊來一份:LM5117_datasheet.pdf

首先在TI官網的設計工具進行仿真設計:

就是這個網頁版的設計工具了,但是它只針對自家的IC;

該工具可以提供相關原理圖,PCB布局,BOM表等。

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154600
LV.9
5
2018-06-09 11:02
@154600
首先在TI官網的設計工具進行仿真設計:[圖片]就是這個網頁版的設計工具了,但是它只針對自家的IC;該工具可以提供相關原理圖,PCB布局,BOM表等。

進行多種規格仿真,這樣能夠得到相關參數的變化,有利于自己調機:

這是輸入13-50V ,輸出10V10A的仿真參數。

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154600
LV.9
6
2018-06-09 11:03
@154600
進行多種規格仿真,這樣能夠得到相關參數的變化,有利于自己調機:[圖片]這是輸入13-50V,輸出10V10A的仿真參數。

這是輸入13-50V ,輸出10V12A的仿真參數。

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154600
LV.9
7
2018-06-09 11:04
@154600
[圖片]這是輸入13-50V,輸出10V12A的仿真參數。

這是輸入24-60V ,輸出19V10A的仿真參數。

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154600
LV.9
8
2018-06-09 11:51
@154600
[圖片]這是輸入24-60V,輸出19V10A的仿真參數。

今天翻了一下抽屜,原來的驗證樣機還在,

只是電感和MOS已經被改過了,不是視頻中的模樣了。

PCB采用雙面板設計制作的,輸出部分采用無電解方式。






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154600
LV.9
9
2018-06-09 11:55
@154600
今天翻了一下抽屜,原來的驗證樣機還在,只是電感和MOS已經被改過了,不是視頻中的模樣了。[圖片]PCB采用雙面板設計制作的,輸出部分采用無電解方式。[圖片]

輸入采用了四個鋁電解,其MOS設計是貼背面的,為了方便調試,先

焊接在正面了;IC集中布局在一角落。

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154600
LV.9
10
2018-06-09 11:57
@154600
[圖片]輸入采用了四個鋁電解,其MOS設計是貼背面的,為了方便調試,先焊接在正面了;IC集中布局在一角落。

電感的安裝方式應該是臥式的,為了方便調試,先直接立著焊接;

輸出接口采用雙層的USB口,調試階段直接用導線連接負載。


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154600
LV.9
11
2018-06-09 23:05

這是第一版的原理圖;

基本上是參考仿真畫的;

PCB如上圖所示,大小為:45*78MM;


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154600
LV.9
12
2018-06-09 23:08
@154600
[圖片]這是第一版的原理圖;基本上是參考仿真畫的;[圖片]PCB如上圖所示,大小為:45*78MM;

PCB頂層及其絲印;

 

PCB底層及其絲印;

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154600
LV.9
13
2018-06-11 08:34
@154600
[圖片]PCB頂層及其絲印;[圖片] [圖片]PCB底層及其絲印;[圖片]

初步設計采用塑料外殼,內置散熱片的方式;

外形如下圖所示,目前驗證的PCB稍微有點偏大。

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2018-06-11 08:52
@154600
初步設計采用塑料外殼,內置散熱片的方式;外形如下圖所示,目前驗證的PCB稍微有點偏大。[圖片]
webench
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2018-06-11 09:03
很嚇人 很嚇人
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154600
LV.9
16
2018-06-11 21:55
@電源網-璐璐
很嚇人很嚇人[圖片]
露露有沒有被嚇到啊
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154600
LV.9
17
2018-06-11 21:58

這是打樣的第一版;

在原來手工版本上的布局有一些變化;

由于輸入半徑錯誤,導致四角挖空變成兩倍大了

下一版進行優化。

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154600
LV.9
18
2018-06-11 22:03
@154600
[圖片]這是打樣的第一版;在原來手工版本上的布局有一些變化;由于輸入半徑錯誤,導致四角挖空變成兩倍大了[圖片]下一版進行優化。

焊接好的成品;

這個是整理好了,準備放入外殼里面的成品了;

再焊接調試前,有拍過視頻;

測試視頻3(點擊即可)

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154600
LV.9
19
2018-06-11 22:06
@154600
[圖片]焊接好的成品;這個是整理好了,準備放入外殼里面的成品了;再焊接調試前,有拍過視頻;測試視頻3(點擊即可)

控制部分細節照片;

主控是LM5117,帶同步整流的;

輸入濾波電容在原來基礎上有減少。

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154600
LV.9
20
2018-06-11 22:09
@154600
[圖片]控制部分細節照片;主控是LM5117,帶同步整流的;輸入濾波電容在原來基礎上有減少。

電感采用鐵硅鋁27MM的磁環(導磁率60),1.2的漆包線兩根并繞;

電感量在20UH左右。

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154600
LV.9
21
2018-06-11 22:11
@154600
[圖片]電感采用鐵硅鋁27MM的磁環(導磁率60),1.2的漆包線兩根并繞;電感量在20UH左右。

輸出接口采用雙層USB口;

總設計3個雙口,一共6個U口可用。

調試階段,直接采用導線連接。

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154600
LV.9
22
2018-06-11 22:16
@154600
[圖片]輸出接口采用雙層USB口;總設計3個雙口,一共6個U口可用。調試階段,直接采用導線連接。

背面,直接采用TO-220封裝的MOS貼裝;

每個USB口下面都有分2壓電阻,主要是為了適用蘋果的設備。

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154600
LV.9
23
2018-06-12 21:45

說明:

A:示波器一通道--測量SR BUCK電路中的下管MOS的VGS波形;

B:示波器二通道--測量SR BUCK電路中的下管MOS的VDS波形;

C:示波器三通道--測量SR BUCK電路中的上管MOS的VGS波形;

D:示波器四通道--測量SR BUCK電路中的上管MOS的VDS波形;

(上管采用隔離探頭測試)

其測試接線如上圖。

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154600
LV.9
24
2018-06-12 21:48
@154600
[圖片]說明:A:示波器一通道--測量SRBUCK電路中的下管MOS的VGS波形;B:示波器二通道--測量SRBUCK電路中的下管MOS的VDS波形;C:示波器三通道--測量SRBUCK電路中的上管MOS的VGS波形;D:示波器四通道--測量SRBUCK電路中的上管MOS的VDS波形;(上管采用隔離探頭測試)其測試接線如上圖。

測試先從空載開始吧:

這是輸入10V的情況下,輸出5.2V的空載波形;

其波形對應如樓上探頭說明所示;

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154600
LV.9
25
2018-06-12 21:49
@154600
測試先從空載開始吧:[圖片]這是輸入10V的情況下,輸出5.2V的空載波形;其波形對應如樓上探頭說明所示;[圖片]

這是輸入12V的情況下,輸出5.2V的空載波形;

其波形對應如樓上探頭說明所示;

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154600
LV.9
26
2018-06-12 21:51
@154600
[圖片]這是輸入12V的情況下,輸出5.2V的空載波形;其波形對應如樓上探頭說明所示;[圖片]

這是輸入24V的情況下,輸出5.2V的空載波形;

其波形對應如樓上探頭說明所示;

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154600
LV.9
27
2018-06-12 21:52
@154600
[圖片]這是輸入24V的情況下,輸出5.2V的空載波形;其波形對應如樓上探頭說明所示;[圖片]

這是輸入36V的情況下,輸出5.2V的空載波形;

其波形對應如樓上探頭說明所示;

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154600
LV.9
28
2018-06-12 21:55
@154600
[圖片]這是輸入36V的情況下,輸出5.2V的空載波形;其波形對應如樓上探頭說明所示;[圖片]

這是輸入48V的情況下,輸出5.2V的空載波形;

其波形對應如樓上探頭說明所示;

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154600
LV.9
29
2018-06-12 22:00
@154600
[圖片]這是輸入48V的情況下,輸出5.2V的空載波形;其波形對應如樓上探頭說明所示;[圖片]

接下來是帶載20A測試:

這是輸入10V的情況下,輸出5.2V的滿載20A測試現場;

其波形如下所示:

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154600
LV.9
30
2018-06-12 22:01
@154600
接下來是帶載20A測試:[圖片]這是輸入10V的情況下,輸出5.2V的滿載20A測試現場;其波形如下所示:[圖片][圖片]

這是輸入12V的情況下,輸出5.2V的滿載20A測試現場;

其波形如下所示:

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154600
LV.9
31
2018-06-12 22:02
@154600
[圖片]這是輸入12V的情況下,輸出5.2V的滿載20A測試現場;其波形如下所示:[圖片][圖片]

這是輸入24V的情況下,輸出5.2V的滿載20A測試現場;

其波形如下所示:

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