硬件工程师的思维-某宝DP60升降压开关电源上电过冲电压

2万 · 2020-5-20 16:55

疫情期间，偶见某宝上卖DP60升降压开关电源模块，家里正规的直流稳压电源有好几台，好奇买了一块看看，输入5.5-30V，输出0.5-30V。中间一块电路板，上下2块透明有机玻璃板子，直流输入输出端子，LCD显示，2个按键，2个电位器，几个LED，适合初学者DIY。初看，做工不错，当时简单测试一下，输出接个电阻负载，用示波器大致看看波形，功能正常。

这几天有空，仔细测试一下，测试开启瞬间的输出电压波形，设置3.3V时，开机电压一直上升，到5.3V左右，开始线性下降，到3.3V时稳定，从5.3V到3.3V，持续时间可达几百毫秒，和负载有关，空载和轻载持续时间长，重载持续时间短。

大致看看板子，一个FP139电源芯片，采用SEPIC电路结构，一个LM358，估计是电流采集差分放大/恒流控制等功能，一个新唐的N76E003 MCU，一个合泰1621段式LCD驱动。找到一份FP5139的数据手册，大致解剖板子的外围电路，和参考设计几乎相同。

框图如下：

参考外围电路如下：

实际板子，反馈网络的RC补偿网络没有，感觉这个RC时间常数不大，应该不会导致这么长时间的过冲。不过，加了没有坏处，加焊了RC补偿电路，没有任何改善，在意料之中。

分析过冲时间这么长，应该是其它反馈环路的时间常数不对，PIN8是COMP，参考设计外接104电容，内部OP输出串联36K，这个时间常数有些大，大概率是这里的问题。第一步，先把这个电容去掉，测试输出电压，果然，上电瞬间没有过冲了，但是输出电压的纹波巨大，环路不稳定了，但是证明思路是对的。第二步，焊接一个103的电容，测试输出波形，上电过冲没有，输出电压也稳定了，大功告成。

模拟电路，说不难就是不难，你看，淘宝上到处有山寨的，抄板即可。但是，既然设计要卖的直流稳压电源产品，这个开机过冲电压达到2V的，时间数百毫秒的，这也敢卖？做电源的，难道不测试上电的波形？只是万用表测试一下稳态的直流电压？看来，能把一个简单的电源设计好，调试好，测试好，起码就是一个合格的工程师了。

1万 · 2020-5-20 17:34

帮板凳学习

2万 · 2020-5-20 19:40

没猜错的话，又是一件冤案！！！

2万 · 2020-5-20 21:26

认为是冤案的，可以去淘宝自己买一个，DP60升降压模块，32元，想必应该买得起的。
当然，我只解剖局部电路，RP5139的附近电路，其它电路和参考设计有一些区别的。比如L1/L2，实际是耦合电感，外围参数也不完全一样。

2万 · 2020-5-20 22:00

当然，我只是维修一下，实际电路的参数，电阻大部分是01C之类的代码要查表，我懒得查表，电容我也没有拆下一个一个测量，只看电路结构和参考设计类似。不过，我有一个好习惯，拆下的器件放在一个地方，不会立即丢弃的，等下次有空或者有新想法可以回溯问题所在。也许参考设计的参数没错，只是实际电路的COMP电容容量搞错，看来明天要测测拆下的电容容量了。

2万 · 2020-5-20 22:07

实际电路的COMP电容有问题肯定没有冤枉它，因为去掉和换一个，状态完全不同。
参考设计104这个值，大概没有错，并没有怀疑参考设计有问题，当然其它外围器件的参数也会影响环路稳定性。

2万 · 2020-5-20 22:12

实际电路的Cs1是220uF的电解电容，比参考设计大了10倍，换成22uF无效。
FB端按照参考设计，加RC无效，由于实际电路的FB对地电阻比较小，我的R也比较小。
看来，COMP电容实际值是关键。

2万 · 2020-5-21 08:23

最终结论：
1、参考设计的参数104是没有问题的。
2、实际产品的电容，早上测试容量，竟然是105的，怪不得过冲这么大。按道理，36K/104，过冲即使有，时间也不会这么长。

2万 · 2020-5-21 09:09

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-21 09:13 编辑

啥叫【正宗的】工程师思维？
看一眼描述，破腚百出，这就是正宗的工程师思维！

看不出有冤案，就是程咬金思维----三斧头！就这个几个零件，大不了挨个焊下来测测好坏。

2万 · 2020-5-21 09:26

我也看不出教授有啥好的思维，难道我的思维不对？
准备用这个板子给3.3V的MCU供电，担心上电有过冲烧板子，使用前先测试，发现有问题，昨天下班前分析维修的，下班前发个帖子回家了。
我首先肯定是板子的设计问题，肯定是环路参数不对，如果不是设计问题，就是生产问题（比如把电容的BOM搞错了），也许是山寨抄板的抄错了。

2万 · 2020-5-21 09:27

就怕有些教授，只会指点江山显得很厉害，遇到实际问题，连三板斧都不会！

2万 · 2020-5-21 09:29

连电解电容的正负极搞错了都看不出来，还分析了n久，还好意思写总结。

2万 · 2020-5-21 09:46

在小公司和大公司干，各有利弊：

小公司容易出人头地，就那几号人，干硬件的可能就一个，非常容易混成扛把子了。
但无法切磋交流，就一个干硬件的话，那就整个公司唯我独尊了，技术上的成长及其缓慢，时间长了，人可能就废了，因为环境中缺乏竞争。

大公司人才辈出，985学校年年补充血液，不干个一二十年，可能连小组长都混不上，出人头地难，这是缺点。
竞争激烈，技术成长飞快，这是优点。大公司混几年去小公司，很容易混个抗把子职位。

2万 · 2020-5-21 11:51

魔术界有个规则：同行之间不能相互解密，否则是拆台。

电工界也有规则，一旦把破腚解密，就是得罪人的差事
所以【祥和】的论坛，应该是相互吹捧，而不是解密。

简单的说一个知识点吧
电工不但要知道type 1,2,3补偿器，还要知道下图这种补偿器：

不能因为没看见type 1,2,3，就说人家电路没有补偿网络。

只看该作者 · 2020-5-21 12:27

本帖最后由 st.you 于 2020-5-21 12:30 编辑

有358，且还能调整电压电流，那反馈补偿放在358是常规操作，所以5139没补偿也不奇怪。

2万 · 2020-5-21 13:03

教授真会咬文嚼字，我说没有补偿网络，指的是参考设计FB反馈的RC补偿网络，他却扯到其它环路补偿网络了。
如果我不不知道COMP含义，会知道去检查COMP电容吗？
教授，老师当惯了，估计手下学生也不咋地，只知道好为人师，美其名曰，打破论坛的祥和气氛。

2万 · 2020-5-21 13:10

st.you 发表于 2020-5-21 12:27
有358，且还能调整电压电流，那反馈补偿放在358是常规操作，所以5139没补偿也不奇怪。 ...

LM358，一路是电流差分放大检测，这是可以确定的。
另外一路没解剖，估计和恒流控制检测有关，可能MCU检测到过流，直接关闭芯片，芯片有一个控制脚。
输出滤波电容比较大，开关控制也可以达到恒流目的。
反正FB脚和过流恒流无关，我没看见有线路关联。
电压调节，就是一个电位器和电阻。当然也许我没看见，毕竟双面板背面有散热片，没拆器件。

我又不想仿制别人的产品，要做我也会重新设计的，只是想解决上电过冲的问题。

2万 · 2020-5-21 13:53

我上面已经给出补偿器传递函数了，可见36k和0.1uF电容，贡献几百Hz的零点是用来补偿次极点的，这个时间常数不能决定上升时间，因为不能据此信息提取带宽信息。而且更关键的是:这个芯片有软启动电路，数百μS到mS的启动时间都是有可能的。

个人观点，不喜勿喷

2万 · 2020-5-21 14:07

本帖最后由 xukun977 于 2020-5-21 14:09 编辑

gx_huang 发表于 2020-5-21 13:03
教授真会咬文嚼字，我说没有补偿网络，指的是参考设计FB反馈的RC补偿网络，他却扯到其它环路补偿网络了。
...

我能看懂你的每一句话，你却看不懂我一句话。

把上面那段文字的意思，说详细点。

type1/2/3补偿，电工都能接受：

换一种补偿就陌生了：

实际上，绝大多数IC都采用上图这种电路，原因是补偿太容易做了。
当然了，它也分成type 1/2/3，结构上有类似之处。

1万 · 2020-5-21 15:15

TI文档-II,III类补偿器
OTA放大器

硬件工程师的思维-某宝DP60升降压开关电源上电过冲电压

相关帖子

核心会员奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

奔腾之江水

技术奇才奖章

精英会员奖章

技术导师奖章

七世轮回

欢快之小溪

精华达人奖章