本文繼上一篇DC 12V過二極管后電壓升高了,怎么回事?之后續(xù),主要分享一下解決這個問題的思路及原因分析,也算做一個小小的總結(jié)。我們都知道,現(xiàn)在電路集成度越來越高,參考設(shè)計也越來越豐富,那么在產(chǎn)品設(shè)計中,如何體現(xiàn)自己的優(yōu)勢呢?個人認(rèn)為,一個優(yōu)秀的工程師必須要具備分析問題和解決問題的能力。
言歸正傳,回顧上一篇文章提到的問題,11.81V的電壓經(jīng)過一個二極管之后,電壓升高了0.21V。這里再把數(shù)據(jù)帖出來。
電路圖如下:
先說說我發(fā)現(xiàn)這個問題的一個心理狀態(tài),很多工程師害怕碰到問題,但是當(dāng)我碰到這個問題時,我的內(nèi)心有點小竊喜,這種違背常規(guī)的問題,肯定是有地方出錯了,這種問題反而是比較容易定位的。
下面說說我的分析思路,一開始我想的比較簡單憑感覺,以為是這個二極管壞了,但是很快驗證了下,不是這個原因,然后我又以為是前后級電路造成的影響,但是很快也排出了這個原因。最后仔細(xì)思考了一下二極管的特性,交流電中二極管具有整流作用,結(jié)合我們實際的這個電路(我們這個電路與其它的一般電流在供電輸入端,還是有點不同的,文章后面一起說),于是我們大膽猜測是12V經(jīng)過二極管后有原因引起了部分電壓的疊加,導(dǎo)致電壓經(jīng)過二極管后電壓升高了。
于是我們做了如下測試,首先我們用示波器測量了12V直流電壓的信號質(zhì)量,我們測試的波形如下(真是不測不知道,一測嚇一跳):
從這個直流波形我們可以看到,里面有很大的紋波在里面,于是我么繼續(xù)測試一下紋波電壓,波形如下:
我們再看下紋波的細(xì)節(jié)波形,幅值為2.4V,評論為716.7khz.
看完這個紋波電壓,我們大概是可以明白為什么12電壓通過二極管后,電壓值升高了,個人認(rèn)為是這個2V多的紋波電壓經(jīng)過二極管整流之后的的直流信號,疊加到電源電壓,故而引起之前的問題。
接下來我們再過一遍12V到DC-DC的原理圖:
你是否發(fā)現(xiàn)了什么?是的,整個12V輸入,基本上沒有加任何電容,只預(yù)留了一個4.7uF的輸入電容。其實我們看常規(guī)電路,都會發(fā)現(xiàn),一般12V直流供電的,都會在輸入端加一個220uF左右的電解電容。濾除一些低頻雜波。
于是我們DC12V 輸入端并入一個220UF的電解電容,然后再測試,12V直流電波形如下:
再測試12V紋波電壓(大概只有20mv左右)如下:
并上電容之后,再測試二極管的電壓,測試結(jié)果如下(我們可以看到已恢復(fù)正常0.2V壓降):
總結(jié):
1.這個電路為什么沒有在設(shè)設(shè)計之初,在電源輸入端,加大電解濾波呢?因為這個產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境特殊,主要用于礦井之中,這類產(chǎn)品需要過本安認(rèn)證,本安認(rèn)證對電源輸入電容有明確要求,總的輸入電容要小于30uF。正是基于此,我們這個產(chǎn)品不能通過加電容來解決,只能從其它方面來考慮優(yōu)化方案。
2.12V電壓適配輸出電壓,12V本身信號質(zhì)量是不錯的,為什么經(jīng)過一個接插件,DC接頭之后,可以引入這么大的紋波電壓,這里面應(yīng)該還有優(yōu)化的空間。器件布局,走線等。
3.電源是一個產(chǎn)品能正常工作的基礎(chǔ),我們做設(shè)計時一定好把控好電源的品質(zhì),避免引入其它問題。