DCDC输入端串入电阻之后无法启动，求解答

只看该作者 · 2020-11-17 16:47

本帖最后由 flypigeon 于 2020-11-17 16:51 编辑

DCDC的输入端正极和负极各串入一个25.6R的电阻之后，电源就无法启动，求指教，去掉电阻之后是可以正常启动的，这个DCDC的电压输入范围在9-28V都可以，24V供电的时候电流在200mA左右，按理说串入电阻之后电压会下降到9V左右，此时电流大概在300mA左右，电阻上的压降大概15V，电路应该还是可以正常工作的。用示波器观察，串入电阻之后，每次开机会有一个400mA的脉冲电流，导致压降太大而无法启动，但是去掉电阻又没发现这个脉冲电流，还请各位大神指教

只看该作者 · 2020-11-17 16:48

2万 · 2020-11-18 12:07

24V 200mA，功率就是4.8W，按100%效率计算，则输出功率也是4.8W。
输入24V串联了电阻R（51.2欧姆），则R上有压降，实际加到IC的电压为Vx=24-I*R。而Vx*I=4.8，则I=4.8/Vx，代入前式，则Vx=24-4.8R/Vx，解出Vx=12+sqrt(144-4.8R)，则这个电阻极限值是30欧姆，当R=30时，Vx=12V，就是最大功率传输原则。
实际效率小于100%，所以R的值要比30欧姆小，而楼主串联51.2欧姆，明显的不行。改为2个10欧姆看看。

2万 · 2020-11-18 12:18

换句话说，24V串联51.2欧姆电阻后，输出最大功率是12*12/51.2=2.8125W，怎么样都输不出4.8W的功率了。
所以，设计电路不能想当然。

只看该作者 · 2020-11-19 15:57

flypigeon 发表于 2020-11-17 16:48

楼上的计算其本质思想是能量守恒原理，在DCDC的输出保持不变的条件下，电路在输入24V和9V时的工作电流是不同的，9V下的工作电流远大于24V下的电流，所以24V的工作电流不能直接用于9V输入电压的相关计算

只看该作者 · 2020-11-23 12:22

同意楼上意见

只看该作者 · 2020-12-2 09:28

coody 发表于 2020-11-18 12:07
24V 200mA，功率就是4.8W，按100%效率计算，则输出功率也是4.8W。
输入24V串联了电阻R（51.2欧姆），则R上 ...

谢谢你的回复，我这边24V供电消耗电流是200mA，并不是说我的电源就限流到200mA了，电源是没有限流的，最大的输出电流可以到2A

2万 · 2020-12-2 11:37

flypigeon 发表于 2020-12-2 09:28
谢谢你的回复，我这边24V供电消耗电流是200mA，并不是说我的电源就限流到200mA了，电源是没有限流的，最 ...

不是说你的24V供电功率，是指你的负载功率等效到24V输入的电流。你24V能提供100A，现象都一样的。

只看该作者 · 2020-12-2 14:37

coody 发表于 2020-12-2 11:37
不是说你的24V供电功率，是指你的负载功率等效到24V输入的电流。你24V能提供100A，现象都一样的。 ...

那这个有什么办法吗？电阻不能减小，这种测试的方法是模拟实际情况，实际使用时，使用2公里的电源线供电，单根电源线的阻抗是25.6R，正负极各一根。

只看该作者 · 2020-12-2 15:50

本帖最后由 zlf1208 于 2020-12-2 15:59 编辑

flypigeon 发表于 2020-12-2 14:37
那这个有什么办法吗？电阻不能减小，这种测试的方法是模拟实际情况，实际使用时，使用2公里的电源线供电 ...

2Km的电线阻碍了功率的传递，或者说电缆在传输电能时消耗了太多的功率，实际给到负载的就达不到使用要求了。有二个方法可以解决问题：提高电源的电压，相当于提高电源的功率，以补偿电缆消耗的功率；2. 换截面更大的电缆，降低电缆消耗的功率。没有其他的方法了。

输入电压提高以后，需要重新核算芯片的耐压，因为低负载的时候电缆上的压降减小，意味着DCDC芯片的输入电压会升高。

只看该作者 · 2020-12-3 11:18

zlf1208 发表于 2020-12-2 15:50
2Km的电线阻碍了功率的传递，或者说电缆在传输电能时消耗了太多的功率，实际给到负载的就达不到使用要求了 ...

这两种方法目前都是不允许的

1万 · 2020-12-3 13:02

24v供电传输2km 线缆来回4km 那么你选的9-28V 供电的芯片显然不合适
看你输出是设置5V
那么可以更改设计
1 找输入范围更宽的DCDC 比如5.5-36V
2 或者再低4.5-36V 输出设置为3V输出，然后再加一级升压到5V
3 直接先升压到30V 然后DCDC 输出5V

只看该作者 · 2020-12-3 19:24

估计串联电阻情况下的脉冲电流，是DC-DC的输入端电容器充电引起的脉冲，由于有电阻的存在，充电较慢，你就容易看到充电电流的过程。如果你去掉电阻，电容器上电会很快，你就不容易看不到那个脉冲过程。

可以设计一个MOS管开关电路，安装在DC-DC的前面，用一个远比DC-DC输入端电容量大得多的电容器储电，等该电容器的电压升到9V（能启动DC-DC电路）以上，再开启MOS管，将这个加装的储电组件的输出端接入DC-DC电路，应该能启动吧。

1万 · 2020-12-4 08:35

D15 反了吧

1万 · 2020-12-4 08:38

EN 分压电阻也不对，
手册VEN 最大7V

只看该作者 · 2020-12-4 12:21

楼主需要测定9V情况下你的设备能否正常启动，启动后的工作电流是多少。如果启动后需要的工作电流大于（24V-9V）/51.2Ω=0.29A，这个供电方案无论如何都不可能用，需要升高电源电压。

如果数据显示勉强能用，则应该考虑我在13楼提议的方案，避免DC-DC开机的额外压降，也因为DC-DC工作过程属于开关性质，需要较大的电容器提供波峰期间的电能，否则波峰期间会出现供电不足导致供电失败。

只看该作者 · 2020-12-4 20:39

本帖最后由 zlf1208 于 2020-12-4 20:51 编辑

flypigeon 发表于 2020-11-17 16:48

这里给你提供一个可以拯救这个电路的可行方法，前提是这个系统能够转递足够的功率（请楼主自行计算确认）。一楼的电路图存在一个错误，D15是没用的（有了D13，D15就不会进入工作状态），而且D15的极性还画反了.
根据楼主的描述，目前的问题是起动时出现问题，一旦起动，电路就能够正常工作，原因是起动瞬间的大电流。为了避免或消除起动时的大电流，可以采用上电和起动二步分开的方法，具体方法如下：

1. 将图中R14上端左侧与C8上端之间的电路割断，在割断的二端连接一个自锁的开关，为便于描述，此开关取名StartSW；
2. 将C7改为2200uF（暂定，最终按实际状况确定），此时时间常数 t=(R15+R16)*C=0.1s；
3. 在StartSW断开的情况下给J5接上电源，延时至少3t=0.3s后接通StartSW，电路应该能够顺利起动。如果感觉起动不够可靠，则需进一步加大C7，直到可靠起动并留有裕量。

此方法的原理为：
1. 先断开StartSW上电并延时3t的目的是在起动DCDC前将C7充满电，此时C7二端的电压等于远方的电源电压=24V；
2. 在C7充满电后再接通StartSW，起动DCDC，可以通过C7获得额外的起动能量，只要C7的能量足以支撑起动过程，DCDC就能够进入正常工作状态。

StartSW也可以用PMOS管实现，此时需要一个非自锁的按钮作为起动开关。用StartSW起动，DCDC的开和关可以通过StartSW进行控制，用PMOS管做起动，起动后无法自行关闭，需要从J5切断电源才行。

我查了TPS54202的规格书，R14和R15与规格书相同，没有问题。

只看该作者 · 2020-12-5 20:07

king5555 发表于 2020-12-4 21:09
R14与R15，最好是估计在Vcc端剰4伏特仍能致能，目前EN脚电压根本过低。

我仔细查了，只查到Ven的极限值是7V，没其它任何信息。因为Vin的范围比较宽，9V-24V，按照楼主给出的电阻参数，当Vin=24V时的Ven=4.09V，当Vin=8V时的Ven=1.36V，电阻分压网络要兼顾会比较困难，建议将R14改成27K，R15改成3.3V-4V的稳压管。

只看该作者 · 2020-12-5 21:47

本帖最后由 zlf1208 于 2020-12-5 21:49 编辑

king5555 发表于 2020-12-5 21:08
TI的pdf第5页。有欠压电压约4v，EN约1点多。因此我定在最小之Vcc=4v时EN要足够电压方才可启动。那VEN又要 ...

TI很少有不给参数的情况，如下截图，最下面有个测试条件是Ven=1.5V，推断Ven在1.5V就能够工作，并且楼主说他的电路在9V能够正常起动，所以我推荐Ven=3.3-4V，其实只要7V以下留点余量就行，Ven=5V也是可以的。

只看该作者 · 2020-12-10 15:17

zlf1208 发表于 2020-12-4 20:39
这里给你提供一个可以拯救这个电路的可行方法，前提是这个系统能够转递足够的功率（请楼主自行计算确认） ...

谢谢你的建议，我试试

DCDC输入端串入电阻之后无法启动，求解答

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