[经验知识] 单片机电源电路的经验总结

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 楼主 | 2019-9-30 09:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本人从毫无经验的小白,进入电子行业3年,经历了很多,希望新入行的人别走我的老路。
注:   本人从事汽车传感器设计,由于电流小,故多用线性电源7805,仅供参考。由于汽车行业多从ems角度考虑良率(涉及索赔),对于emi,本文暂不讨论。
首先7805的datasheet推荐电路:
power1.png

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 楼主 | 2019-9-30 09:22 | 显示全部楼层
这个电路图,我在做产品的时候应用过,有如下问题:
1、易复位。
2、由于我的产品,需驱动继电器,使用npn驱动。7805有1.5%-0.5%的生产不良率。主要原因7805损坏。
分析原因如下:
1、输入电容过小。
2、npn驱动继电器,会产生高压。输入电容过小,导致7805损坏。
解决方法:
将输入电容加大至10uF 50V,输出电容加大到3.3uF

POWER2.png

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 楼主 | 2019-9-30 09:35 | 显示全部楼层
应用此电路图,生产不良率下降,1.0-0.5%,较之1.5-0.5  有一定改善。
此电路图问题如下:
1、有一定几率3个月内,陶瓷电容坏。
经分析:
由于产品,在设计调试阶段,做过100万次耐久测试约半年。
问题锁定,用户的电源,可能有高压浪涌。
改进电路如下:

power3.png

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 楼主 | 2019-9-30 09:42 | 显示全部楼层
应用此电路后,无法再提高了。进入自己的瓶颈期了。觉得产品质量就这样了。但是觉得成熟的东西就别再折腾了。
经批量生产:
1、有tvs损坏的情况(锁定用户有高压,或负高压)
终于我开始逛论坛了。在一次新产品设计时,应用了新电路:

POWER4.png

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 楼主 | 2019-9-30 09:49 | 显示全部楼层
应用此电路后,产品不良率,下降至0.8-0.3
经使用此电路:
1、产品生产不良率略微上升。
经客户使用:
1、3个月内损坏率下降。基本没有。
至此,7805损坏的生产问题解决。
产品质量是否还能提升呢。
终于我在论坛上发了7805输出是否要加tvs的帖子。有人回答,stm32单片机,反映1117毛刺,终于下定决心,再改一次。

POWER5.png

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 楼主 | 2019-9-30 09:58 | 显示全部楼层
其中100R,由原来的0805,改为1210,经自制的汽车ems发生器测试,能耐150V脉冲(最严标准)。如果选择0805在150V,0805会坏,表现为断路。
7805输出tvs为6.8V。本人用的是5V单片机,ht66f002.
经这几个月的生产,生产不良率下降至0.1-0.05%,自己不敢相信。并且触及工艺极限,有些是贴片不良导致的。
由此得出:
1、千分之五范围内不要怀疑元器件质量。特别是贴片元器件,现在估计不良率应该在100ppm一下。
2、正规贴片厂的贴片工艺,在千分之五以上不用怀疑。

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 楼主 | 2019-9-30 10:05 | 显示全部楼层
本帖最后由 叶春勇 于 2019-9-30 10:10 编辑

关于电源电路的元器件的总结:不包含emi
1、7805的输入电容加大,有改善。所以产品体积允许可加大。
2、7805的输出电容加大,对单片机复位改善微弱,适当加大。3.3uf足以,主要加大输入电容。
3、如果你的产品是电子中间件,输入必须加tvs。能降低早期失效率。
4、至于7805前面串联电阻,可根据产品的输入电压范围,由最低电压决定,最好用大封装,1210起。这个电阻有限制充电电流,并使tvs管功率需求下降,可用稳压管代替。
5、7805后的tvs,是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的,例如单片机和传感器等。
由于我的产品简单,emi问题不大,所以就不讨论了。

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 楼主 | 2019-9-30 10:06 | 显示全部楼层
这是开的讨论7805的讨论帖。
http://bbs.21ic.com/icview-2822574-1-1.html

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| 2019-9-30 10:47 | 显示全部楼层
我觉点 前端可以加个自恢复 或者PPTC

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| 2019-9-30 11:06 | 显示全部楼层
UP  

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| 2019-9-30 11:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2019-9-30 11:28 编辑

文中的几个原因分析,我是一个也没看懂!
问题出在输入电源和负载,文中电路图只给个7805,观众怎么分析根源?

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| 2019-9-30 13:13 | 显示全部楼层
顶楼主,是初学者的榜样,花两丶三年入门是应该,否則可以放弃。

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| 2019-9-30 16:18 | 显示全部楼层
1)楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过,毛刺都用电容处理,tvs管没这么用过,对它的作用持保留态度,tvs对外不对内,外部输入接口有必要才会加tvs管,,
2)复位毛刺问题,考虑电压波动是不是太大,一般会在ldo输出端加个大电容稳压,10uf  4.7uf都有用,,,另外0.1uf就是考虑毛刺的问题了,ldo的输入端也是有必要加个0.1uf电容的,,,在你这个产品上面适不适用不确定,,
3)电容烧坏,那就是电容的耐压不行,
4)100R电阻放在ldo前面,分压限流,感觉上除了发热外,没什么其他作用了,电流是由负载确定的,只要负载的电流是合理的,为啥还要限流,所以对电阻的作用持保留态度,

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| 2019-9-30 16:57 | 显示全部楼层
1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1)楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过,毛刺都用电容处理,tvs管没这么用过,对它的作用持保留态度,tvs对外 ...

输入的RC/TVS对汽车电源系统的浪涌应该是有用的。。

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| 2019-9-30 17:43 | 显示全部楼层
叶春勇 发表于 2019-9-30 10:05
关于电源电路的元器件的总结:不包含emi
1、7805的输入电容加大,有改善。所以产品体积允许可加大。
2、780 ...

5、7805后的tvs,是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的,例如单片机和传感器等。
7805后的tvs改成陶瓷电容试过没有?

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 楼主 | 2019-9-30 17:52 | 显示全部楼层
1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1)楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过,毛刺都用电容处理,tvs管没这么用过,对它的作用持保留态度,tvs对外 ...

1、100R,可急剧降低tvs的体积,传感器一般pcb面积有限。
如果没有100R,这个tvs管应该是smc封装,故障率应该是0.1%左右。
2、由于体积受限,我用的是贴片陶瓷电容,其过压性能,按照资料是3倍额定电压。经实车测试,整车常用电压为13.5V左右,设计采用50V电容,余量是够的。
3、100R,网络电路用的是ptc,由于有位前辈说ptc要慎用,我相信他了。后查询,ptc原装正品,不便宜。经计算,100R可限制电流至(150V时,1.5A),用一个sod123的tvs管就可以了。这样可以缩小体积。经我自己的高压发生器,150V 0805封装会坏。1210,不坏。

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 楼主 | 2019-9-30 18:04 | 显示全部楼层
1203030117 发表于 2019-9-30 16:18
1)楼主输出端10uf+0.1uf有没有试过,毛刺都用电容处理,tvs管没这么用过,对它的作用持保留态度,tvs对外 ...

我以前发过工控的帖子。用料都很豪华。
做批量产品,产品成本是受限制的。
pcb面积是受限的。
如果我决定采用1210的100R,那我别的地方就要节省面积。这是抉择。
我要在电源电路下点本钱,别的地方就得降低成本。
你不可能每个地方都搞得很好。
在这里,我觉得100R,可以降低tvs成本,限制电容充电电流,与后一级电容形成rc,分担7805散热。
所以我倾向于向100R倾斜。

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 楼主 | 2019-9-30 18:09 | 显示全部楼层
shalixi 发表于 2019-9-30 17:43
5、7805后的tvs,是有必要的。5V侧的元器件是脆弱的,例如单片机和传感器等。
7805后的tvs改成陶瓷电容试 ...

我的产品,由于体积受限,只能用mlcc,用电解电容,放不下去。

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 楼主 | 2019-9-30 18:14 | 显示全部楼层
king5555 发表于 2019-9-30 13:13
顶楼主,是初学者的榜样,花两丶三年入门是应该,否則可以放弃。

前辈,说的是。
学了一堆理论,最终还是要做实际产品的。
实际产品,考虑的问题很多很多。

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| 2019-9-30 20:24 | 显示全部楼层
如果是设计汽车电子,有一个正规的参考设计。
浪涌分好几种,有窄脉冲的,普通TVS即可,如果是抛负载浪涌,得用大功率的TVS。
12V/24V的器件耐压不一样,12V系统需要耐压40V以上,24V需要耐压60V以上,对应的TVS就必须保证能钳位40V/60V的浪涌。
还有反向电压保护。
至于5V输出端加TVS,应该没有作用,只要布局布线合理,原理图没有问题(比如没有内部产生高压释放到5V),没有必要加TVS。
说实在的,大电容是很好的滤波措施,LC滤波也可以抑制高频浪涌。
12V的系统,采用7805,有些7805耐压不到30V的,自然容易损坏,需要其它保护措施。

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