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[电路/定理]

来请教蜂鸣器应用中碰到的一个棘手问题

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xmc678|  楼主 | 2014-8-23 12:28 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

如上图,在VLED和GND之间接上蜂鸣器,现在遇到自认为难以解释的现象,还请高人释惑!现象描述如下:
1、如果先将蜂鸣器接到电路板上的VLED和GND之间,然后24V开关电源上电,给电路板供电,则蜂鸣器正常鸣叫,且整个电路板正常工作;
2、如果24V开关电源先上电,然后将蜂鸣器的黑线接到GND(红线已先行连到VLED),则OVL点经MCU采样后判断为过流,整个电路板不能正常工作,且蜂鸣器鸣叫声音变小(因为实测VLED点波形从稳定的直流电压畸变成脉动的类方波)
注意:
如果C58使用10nF电容甚至是不加电容,则为持续的过流保护;
如果C58使用100nF,则蜂鸣器黑线接到GND后,只保护一次,一会之后恢复正常;
如果C58调整为1uF,则不再出现这种情况,即无论何种方式上电,蜂鸣器和电路板皆可正常工作。


下图中黄色曲线是C=10nF、1nF或者不加电容,持续保护时VLED点波形(这里尚未区分C=10nF、1nF或者不加电容波形有什么不同),绿色曲线是对应的OVL点波形。正常工作时,两条线都应该稳定在高电平电压处,不会出现被拉低的情况。



下图是LM317datasheet上的典型应用电路,在我们的设计中起到过流保的功能



关于MCU判断为过流保护的现象,比较合理的解释是:在蜂鸣器工作的时候,会产生一个过电流,达到LM317过流保护的阈值。如果电容C58足够大,可以起到储能电容释放电流的作用。但是,关于“24V开关电源上电”和“蜂鸣器黑线接GND”,这两种情况的差异,前一种正常工作,后一种持续保护,这好像不能用上述的理由去解释。


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沙发
xmc678|  楼主 | 2014-8-23 12:28 | 只看该作者
对了,换了另外两款蜂鸣器就不会出现上述的任何问题。

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板凳
Lgz2006| | 2014-8-23 13:10 | 只看该作者
校验过流阀值,增大C58值,就结了

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地板
nethopper| | 2014-8-23 13:15 | 只看该作者
上电后,电源的输出从零到额定输出电压总有个过程,相当于软起动蜂鸣器,就不会过流了。

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5
xmc678|  楼主 | 2014-8-23 13:31 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-23 13:15
上电后,电源的输出从零到额定输出电压总有个过程,相当于软起动蜂鸣器,就不会过流了。 ...

你解释了一个瞬态过程,但是怎么解释“不加电容或者电容不够大的情况下,蜂鸣器黑线接GND后,出现的持续过流?”难道是刚开始过流,然后就一直过流下去;如果刚开始不过流,然后就一直不过流吗?

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6
xmc678|  楼主 | 2014-8-23 13:36 | 只看该作者
Lgz2006 发表于 2014-8-23 13:10
校验过流阀值,增大C58值,就结了

我们已经找到了解决问题的方法,但是,本着“格物致知”的精神,想搞清楚造成问题的原因是什么。蜂鸣器稳定工作后的实测电流(示波器和电压表)远远小于LM317的设定阈值,但是它在上电瞬间会有过电流出现。现在最头疼的是,同样的电路,结果“24V上电”和“蜂鸣器黑线接GND”,它们的现象不一样。而且是持续性的,并不是一瞬间,所以用开关电源“达到稳态需要一个过程”不能完美解释。

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7
nethopper| | 2014-8-23 13:48 | 只看该作者
xmc678 发表于 2014-8-23 13:31
你解释了一个瞬态过程,但是怎么解释“不加电容或者电容不够大的情况下,蜂鸣器黑线接GND后,出现的持续 ...

这应该是过流保护、那个电容与蜂鸣器的本身特性联合作用形成震荡了,当震荡处于临界状态时,有可能震荡一次就没了也是可能的。

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8
戈卫东| | 2014-8-23 21:36 | 只看该作者
碰巧振荡了。

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9
xmc678|  楼主 | 2014-8-24 11:07 | 只看该作者
有人提“振荡”,首先是哪里容易出现振荡?是蜂鸣器和电容产生振荡吗?那意思是如果把电容去掉,就不振荡了?可是现象不是这样的。。如果真的是振荡引起的,我比较倾向于是蜂鸣器和LM317不“兼容”,因为换了其他两款蜂鸣器就完全没有任何问题。其次,真的是过流保护引起的吗?据了解,LM317这款芯片有一个最低工作电流。在蜂鸣器回路里串一个10Ω的电阻,实测电阻两端的波形是一个单极性的锯齿波

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10
xmc678|  楼主 | 2014-8-24 11:08 | 只看该作者
nethopper 发表于 2014-8-23 13:48
这应该是过流保护、那个电容与蜂鸣器的本身特性联合作用形成震荡了,当震荡处于临界状态时,有可能震荡一 ...

见9#楼

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11
xmc678|  楼主 | 2014-8-24 11:08 | 只看该作者
戈卫东 发表于 2014-8-23 21:36
碰巧振荡了。

如何证明?

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12
nethopper| | 2014-8-24 12:51 | 只看该作者
xmc678 发表于 2014-8-24 11:08
见9#楼

加电容究竟是加重振荡还是消除振荡要具体问题具体分析。任何负反馈电路都可能振荡,只要相移超过180度而增益还不降到1倍以下就会振荡。这个振荡应该是由于恒流源、负载(包括那个电容、蜂鸣器等)共同引起的。 不同的蜂鸣器的启动和稳态的特性不同,要不你可以在固定的电压下测量一下不同蜂鸣器从启动到稳定的电流变化曲线,看有什么区别。

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13
Lgz2006| | 2014-8-24 14:51 | 只看该作者
这完全是文科生制造的诡异
释疑,可能需要点时间
先提几个问题
VLED处还有其它负载吗?
各蜂鸣器的额定工作电流是多少?
MCU判断后,指令其它电路作什么动作吗?

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poplarzhang + 3 赞一个!不错,条件并不充分,实验不完备.
14
Lgz2006| | 2014-8-25 06:42 | 只看该作者
接下来提出几个疑问
1,图中LM317构成400mA恒流源,被作过流保护,合适吗
2,高阻源供电,不用大容量储能退耦电容,能不出怪异吗
3,蜂鸣器作为一一个完全不能确定伏安特性的功率型电子装置的恒压型负载,迂上一个奇特电源,会发生什么难以解释的事情?

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15
wh6ic| | 2014-8-25 10:36 | 只看该作者
关键是: LM317组成的这个恒流源是有响应时间的,而负载也不是个省油的灯,它加电后会发生振荡,导致负载突变,恒流源负载电流发生变化;
  在滤波电容容量不足时,LM317、有源蜂鸣器间可能会形成一个带延时参数的正反馈,然后它们就 TMD 振荡了。

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16
djxf| | 2014-8-25 10:48 | 只看该作者
俺不知道啥原因,但很奇怪楼主为何会这么操作(我说的是这个操作---24V上电,然后再把蜂鸣器黑线接地),这么做出现任何现象我都不会觉得奇怪。

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17
Lgz2006| | 2014-8-25 11:14 | 只看该作者
king5555 发表于 2014-8-25 10:34
LM317必須Iout>10mA,而這种蜂鳴器工作電流斷斷續續其最低值若小于10mA,必然不滿足LM317的要求。 ...

317恒流源在这里本来就既不合理也不应该,你还打算去“滿足LM317的要求”?
退一步说,即便满足了,那又如何?
再退一步,不满足,那又怎样

这就是“瓶颈”——本质分析

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18
xmc678|  楼主 | 2014-8-25 20:42 | 只看该作者
Lgz2006 发表于 2014-8-24 14:51
这完全是文科生制造的诡异
释疑,可能需要点时间
先提几个问题

VLED处无其他负载;额定电流标示没有工作电压清楚,大概20mA以内;MCU经过ADC采样判断为过流后,MCU所有输出关闭

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19
xmc678|  楼主 | 2014-8-25 20:47 | 只看该作者
Lgz2006 发表于 2014-8-25 06:42
接下来提出几个疑问
1,图中LM317构成400mA恒流源,被作过流保护,合适吗
2,高阻源供电,不用大容量储能退 ...

1、关于是不是恒流源我也很困惑。从datasheet上来看,参考电压确定为1.25V,那么输出的电流就应该是400mA左右,但是实际输出电流确实根据负载不同而变化,并没有恒定输出400mA。
2、什么是高阻源?第一次听说。。出现这个问题后,我们也确实发现了这颗电容大小不合适,偏小。
3、确实,两个电路都不太明晰,很容易出问题,而且出了问题还不好解释。

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20
xmc678|  楼主 | 2014-8-25 20:48 | 只看该作者
king5555 发表于 2014-8-25 10:34
LM317必須Iout>10mA,而這种蜂鳴器工作電流斷斷續續其最低值若小于10mA,必然不滿足LM317的要求。 ...

我仔细看了安森美LM317的datasheet,在Page7上描述的是“If the load current is less than this minimum, the output voltage will rise.”现在电压被拉低,是不是可以排除电流太小的可能

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