改造的開關可調電源短路測試

ID:104059 · 發表于 2016-1-22 05:00

昨日看了總算讓DP50燒了個手機啦,哈哈哈一貼。
頓然醒悟，貌似沒測試過短路狀態下電源的工作狀態。
之前只測試過開關機。
所以今天特意測試了下，以免走dp50走過的路。

特意選了一個跟junyee一樣的電壓，方便大家對比。
先來個溫柔的300ma。

還算漂亮，沒有過沖，就是這上升速度有點慢。
大約耗時700ms。

再來個暴力點的，5a輸出。

有沒有看到區別，上升速度加寬了很多，這是因為這個電源限制的是輸入電流。
所以設定電流限制了電容充電速度。
目前這個上升時間跟dp50跳高壓的時間差不多。

放大一點看看，上升的盡頭有一個點剛剛觸碰到5v的線。
我理解這個點應當是恒流轉恒壓的地方。

再重新采集一次，還是剛剛觸碰到5v的線。
仔細看這可是500m采樣率，時間間隔只有2ns。
心里美滋滋的，這下鐵定是不會有過沖了。
測試方法，輸出端短接，盡量降低短路電壓。

圖省事，測量端接在輸出線端。

如對此測量方法有意義，煩請悉心指正。

我這個開關電源是30k的，最快穩定時間大約在3ms左右。
3r33是350k的，理論上比這個反應速度更快才對。
dc電源調節速度受限制于pwm頻率，不可能高于dc頻率。
一般在100個波左右穩定就很保守了。
所以我認為，dp50目前只是系統參數沒有調對而已。
過沖并不是apachectl所說的無藥可救的絕癥。

由于我這里改造所用的開關電源模塊千差萬別，所以當且僅當只能代表我這一個電源的特征。
忘已經改過這個電源的壇友一起測試一下，看看通用性怎么樣。
簡單一點可以用led，設定到led的極限電壓，電流調到5a，然后短路釋放。
燒幾個led應當還是可以接受的吧！
短路電流響應速度還是別測了，一準很難看，這輸出并著x000uf電容呢？
之前測過一次，基本取決于電容放電速度。
這點dp50也一樣。
要解決只能用dc+線性的方式。
若是想用dc+線性的方式同時獲得效率和波紋的朋友建議別妄想了。
你能得到的只是線性的響應速度而已，波紋什么的不可能有什么提升。

順便測試下我那古董級的線性電源，1989年石家莊無線電四廠出品。

設定電壓5v300ma，不能顯示設定值真是麻煩，要兩個圖來說明設定值。

這響應速度，估計很多人都跌瞎了眼睛了。
其實這個指標在線性電源里還可以接受，你們去看看大多數賣家都在回避這個參數。
因為很難做，除非是小功率電源，電壓低電流小，允許功率全耗散，所以敢標這個指標。
牛掰的都做到100us內了。
大功率的自動分壓分檔輸出的大多都在500ms上下。
斬波的稍快一些，但也不會低于50ms。
這由市電特性決定，工頻運行，至少要2-3個波的穩定時間。
就是33ms，這是極限了，不可能超越。
所以開關電源優勢在這里，但劣勢也在這里。
因為無法在單周期內達到預定值所以不可能有us級響應，所以想做到小功率線性的指標不現實。
同時為均衡波紋指標一般輸出電容選的較大，所以向下調整時比線性電源困難。
所以dc+線性就成為了理想的組合方式，并不是為了減少波紋。

書歸原題。

增大設定電流到最大。

看到了沒，上升速度沒有一點變化。
這是因為電路對電壓的上升斜率進行了控制。
短路撤消后恒壓回路立即接管了控制，而不是放任電壓直線上升。

電壓也調到頭。

簡直就是一模一樣，慢慢的穩穩地。
這期間四個繼電器，吸合釋放了15次。
因為上升斜率進行了比較保守的控制所以輸出電壓沒有明顯跳動。

ID:104059 · 發表于 2016-1-22 05:03

問：
很詳細，很有意思的測試。實際對于模擬控制的電源來說，恒壓和恒流控制是“或”關系，就是要么恒壓，要么恒流，二選一。如果是數控電源，依然是要遵從這個控制邏輯，并且是恒壓優先。
我手頭沒有DP50，也沒有完整的電路。但是就現在的情況看好像已經燒了不少“負載”，我個人以為是控制算法有缺陷。我曾經試過用M8控制LM2576，沒有發現從恒流到恒壓的轉換時有過沖的現象，但是開關電源因為后級有電感和電容，控制起來要比純電阻型負載要困難。

我之前做過一塊恒壓和恒流串聯的，比較爽，不存在接管不接管問題，而是都是獨立工作的，兩個人管兩個門

“接管”不過是一句通俗的描述罷了。
恒流狀態下，輸出電壓跟恒壓電路沒關系
恒壓狀態下，輸出電壓受恒壓電路控制，可以把從CC到CV的切換當做“接管”。

我覺得，即使一個單獨的恒壓電路，電流由最大瞬間變最小，輸出電壓也會有波動。
任何一個閉環控制系統，不管有沒有聲明采用了PID技術，都可以用PID的思路來理解、調整它。
像那DP50，所謂“過沖”是“超調”。
而樓主這個，所謂“上升速度有點慢”是“滯后”，不見得就是好事。

在負載大幅度變化時，沒有什么控制電路能保證輸出完美的，只能根據需要在“超調”和“滯后”之間取個平衡點罷了。

答：
其實你理解錯了，數控電源數字部分大多并不參與調節環路。
數字部分只是模擬部分的給定，電壓電流分別給定，跟電位器一個道理。
除了m82r2這個電源，為了精簡線路，用了數字直接控制功率管。

恒壓和恒流是或的關系，但是并不是退出恒流就一定是恒壓模式。
這里是線或，不是邏輯或。
退出一個模式進入另一個模式是因為前一模式所需要的輸出比后一模式大。
例如短路退出，輸出電流變小從而恒流模式企圖增大輸出來維持輸出電流在設定值。
而后恒壓模式檢測到電壓大于設定電壓企圖減小輸出來維持輸出電壓在設定值。
問題是當恒流時，恒壓模式希望輸出最大值來保證電壓，所以當電壓達到時不能立即減小輸出到設定值。
所以就會有過沖。
消除過沖有兩種方法，一以極快的速度進行控制，二提前減小輸出。
以極快的速度進行控制有些不太實際，就好比跑步想要立即停下來是不可能的。
所以就要提前減小輸出，利用電壓微分來提前減小輸出。
恒壓轉恒流也是一樣。

這里目的就是通俗的解釋下，所以沒有提到pid。
超調跟邂逅對于不同的系統影響是不一樣的。
對于維修電源來講，超調比邂逅要可怕得多。
就目前的一般電源結構來講，大多只涉及pi而未使用d。
為了保證良好的負載調整率在沒有d的情況下只能使用很大的p。
往往電源反饋環路的放大倍數都是接近無窮大的，運放工作在開環放大狀態驅動功率管，x000db一點也不夸張。
由于運放帶寬以及輸出濾波電容等因素，環路帶寬有限，所以需要加入i來抑制自激。
但添加i的量就需要仔細斟酌了，i太大了會影響調整速度。

這里單單將pid是不夠的，你忽略了一個地方，電源系統并不是一個單環路控制系統。
而dp50就是跌在這個地方。
實際dp50的電路結構基本被隔離成了三個環路，輸出、調整、反饋。
ap大只在調整環路加了很大的i，而反饋跟輸出環節沒有i。
所以就會出現在模式轉換時輸出超調。
恒流模式時，恒壓條件不成立，所以恒壓環路輸出最大。
當短路撤銷，恒流調節也不成立，于是恒流在pi的作用下慢慢增大。
而此時恒壓條件仍不成立，所以恒壓環路輸出最大，仍是恒流環路控制輸出。
而此時輸出環路受恒流環路控制不斷去開大輸出，此時3r33的負載只有電容。
3r33內部有誤差放大電路，只要給定有微小的電壓變化，輸出就會劇烈變化。
于是3r33火力全開對電容進行充電，電容電壓直線上升。
從這個地方可以看出dp50把電流采樣放在了濾波電容后，因為電容充電電流未計算在輸出電流里面。
若是充電電流計算在輸出電流里面，電容電壓上升應當有斜率。
然后很快恒壓環路就檢測到輸出電壓等于或大于設定電壓，于是開始關小輸出。
因為這里有很大的i，所以控制輸出關斷有一個過程，而此時控制輸出又在最大的位置。
3r33控制起作用的點又很低，所以要好長一段時間才能使3r33的輸出進行變化。
好在3r33是同步整流，在占空比變小的同時可以將電容里的電泵回電源，所以才有了電容電壓曲線下降的過程。
而下降到設定值以后，調整回路只要開大一點點就可以維持設定輸出的狀態。
所以ap大一直聲明3r33輸出端到濾波電容之間不能加二極管，這一點我也是剛剛才發現的。
在回調的過程中實際電流是反向流動的，也就是說多充給電容的電被回收了，如果查看電源輸入電壓應當有變化。
一般電源沒有這個能力，電流方向是單向的，所以引入了死負載，來進行反向調節。
有機器的朋友可以試一下，給輸出端加大于設定電壓的電源，看看電流是不是負的。

ID:104059 · 發表于 2016-1-22 05:04

其實你理解錯了，數控電源數字部分大多并不參與調節環路。
數字部分只是模擬部分的給定，電壓電流分別給 ...

如果是數控電源，數字部分不參加環路就沒有數控的意義了，只能算是數字設定電源，像你所說的電源只是脫胎于模擬電源，實際從更廣泛的如電機控制等工業電源中都可以看到數字閉環，所以數控電源一定要有數字環路才可以叫數控電源。
在模擬電源里，運放和調整管之間多數有兩個二極管，這兩個二極管就是簡單的或門，“或”本身就是一個邏輯概念，所以不存在所謂的“線或”。在常見的模擬電源里，所以在模擬電源里實際就是兩個概念，要么恒壓，要么恒流，一旦電流的輸出達到設定點就由恒流部分接管，這時候只保證輸出電流小于設定值，一旦輸出電流小于設定，則直接被恒壓接管。示波器看到的短路恢復的滯后不是因為存在第三狀態，是設計者故意的，其目的就是防止輸出過沖。在模擬電源的控制運放的輸入端和輸出段之間一般會看到一只電容，或者是阻容，很多人以為這個是防止自激的，其實際的作用是和運放構成積分運算，正是這個積分器延遲了輸出電壓的恢復，人為的造成了電壓恢復曲線的滯后。

例如短路退出，輸出電流變小從而恒流模式企圖增大輸出來維持輸出電流在設定值。--在模擬電源中，不存在短路退出后恒流部分試圖恢復最大電流的可能，恒流部分始終是限制電流，假設沒有恒壓的部分，恒流也是限制輸出電路而不是企圖增大輸出電流
而后恒壓模式檢測到電壓大于設定電壓企圖減小輸出來維持輸出電壓在設定值。--從恒流模式恢復到恒壓模式也不會有檢測到電壓大于設定電壓的可能，因為恒流狀態電壓一定低于設定電壓，所以唯一的就是恒壓模式發現電壓小于設定電壓而恢復電壓。
輸出端的電容在這時不會影響恒壓的恢復，因為電容兩端的電壓低于調整管的輸出。
對于開關電源在恒流的時候開關電源的占空比大于空載的時候，而因為電感有蓄能，所以在短路恢復的瞬間電感中積蓄的能量大于需要的值，才比較容易造成過沖。

ID:104059 · 發表于 2016-1-22 05:05

如果是數控電源，數字部分不參加環路就沒有數控的意義了，只能算是數字設定電源，像你所說的電源只是脫胎 ...

如果對市場上的數控電源進行分析，你會發現都是數字設定電源。
即使有數字調整回路，也僅僅是消除靜差而已，只能說是準閉環。
因為是維修電源，要求調整速度快，數字處理帶寬不足。

電機控制是交流電源，因為是電感負載，帶寬低。
同時交流負載比較復雜，用模擬電路來實現太過復雜。
即使是這樣，也要使用dsp來進行數據處理。
其計算量的復雜度不是單片機所能處理的。

我所說的恒流恒壓之間存在第三態特指的是dp50。
在恒壓恒流狀態切換時存在不可控的第三態。
3r33的adj端實際只對0.925附近極小范圍的電壓有響應。
所以當恒壓恒流環路輸出同時大于1.1v時，實際3r33就是不受控的。
這里主要是針對測試數據，反推dp50的不足之處。

另外，運放輸入輸出之間的電容就是消除自激用的，叫相位補償電容。
你可以當做是運放輸出到輸入的微分負反饋，解釋做積分作用是不對的。
這個補償電容實際降低了運放的高頻增益，會導致調整速度變慢。
這個上升滯后是由于輸入采樣端有微分電容所致。
補償電容會導致過沖，雖然也有一部分的滯后。

輸出端的電容在電壓恢復期間是充電的，會消耗一部分輸出。
所以上升段電源的輸出實際是大于負載所需的電流，所以在電壓達到設定時需要回調。
這跟短路恢復的瞬間電感中積蓄的能量沒有關系。
我測試這個電源的目的是為了告訴ap大過沖是可以消除的，因為我這也是dcdc，而且頻率更低。
只采用補償電容在消震的同時會導致調整帶寬不足而過沖。
實際需要降低環路增益和增加微分來補償。

ID:104059 · 發表于 2016-1-22 05:07

如果對市場上的數控電源進行分析，你會發現都是數字設定電源。
即使有數字調整回路，也僅僅是消除靜差而 ...

如果說補償是針對整個環路的，那肯定是對的，但是具體補償的是什么參數？按照你的說法，這么大的補償量帶寬下降到很低的水平了？？實際上對于電源，帶寬的意義不大，甚至說帶寬不港沒意義還有負作用，或許我孤陋寡聞，還沒有在成品電源的這個位置上見到過寬帶運放。對于直流放大器何來帶寬？并且帶寬過寬前級整流濾波的諧波和噪聲都會被放大。早期的比如大華1718之類的這個電容都比較小，一般不超過500p，這個時候可以說補償是設計目的，一是提供交流通道，降低對交流的放大倍率，二十提供相位補償，防止自激，這些實際是針對交流的波紋和噪聲的。早期的直流電源都很少提動態參數，如瞬態響應時間，瞬態恢復時間。而電源的瞬態相應時間不是由帶寬來決定的，決定這個參數對應的運放參數是壓擺率，壓擺率決定了運放的相應時間（當然運放的動態參數指標也有左右），所以后期的電源都專門針對壓擺率進行了補償，就是為了補償，瞬態響應時間，瞬態恢復時間。上述的電路基本說是山寨固緯的305之類，這個電源的設計還是比較有功力的。

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改造的開關可調電源短路測試

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