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标题: 学习COT原理，设计制做调式PL56002数控CV/CC同步Buck电路，打样铝合金外壳 [打印本页]
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 11:28
标题: 学习COT原理，设计制做调式PL56002数控CV/CC同步Buck电路，打样铝合金外壳
内容简介
简单介绍了COT原理，并设计、制做、调试PL56002数控 CV/CC同步Buck电路，又在立创免费打样了铝合金外壳，为以后做功能相对完善的数控电源做准备。一定会有人说，网售现成的数控电源便宜的才六七十块钱，没必要自己做。究竟有没有必要因人而异不能强求，你喜欢就有必要，不喜欢就没必要。觉得没必要的可以止步于此，免得彼此扫兴。觉得有必要的请继续往下看，我举双手欢迎。
一、发现PL56002
五六年前对数控电源比较感兴趣，先后制做了几个数控电源。那时候对开关电源了解还不多，就想找个集成度尽量高的芯片，集成CV/CC控制并且外置基准最好了，这样MCU只需要输出两路DAC或PWM信号，分别做为CV和CC的基准就可以了。可是找了一圈也没找到，只能自己搭电路。先是用LM2596做了两款，功率偏小不说，过冲也不好控制。后来又基于TL494做了一款，效果还可以，只是元件多，环路补偿计算也比较复杂。
前阵子网上闲逛的时候找到了一款集成度很高，且适合做数控电源的芯片PL56002（其实最开始找到的是PL56001，联系厂家后被告之停产了），又有了再做个数控电源玩玩的想法。由于这款芯片不像LM2596、TL494那样经典，好多人可能没怎么接触过，所以先简单介绍一下。
二、PL56002简介
PL56002是一款固定导通时间（即Constant On Time，缩写COT）同步Buck控制器，内部集成CV/CC控制电路，输出电压3~32V，输出电压2~32V。开关频率分150kHz、300KHz、600kHz、1.2MHz四档。集成了自举NMOS驱动电路，驱动峰值电流2A左右。同时也集成了短路保护、过压保护等功能。3x3 20脚QFN封装。下图为应用示意图
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电路还是相对比较简单的。外置两个NMOS，配合功率电感、输出滤波电容，组成同步整流Buck电路。因为支持两路输出，所以可以有两个输出电路采样电阻。这里简单介绍一下几个管脚：
COMP：内置EA（误差放大器）输出端，外接频率补偿电路，保证电路稳定且有适当的相位裕度。
FREQ：接地开关频率为150kHz、接VDD：开关频率为300kHz。如果需要600kHz或1.2MHz，可以在VDD对地接两个分压电阻连接FREQ脚，调整分压值选择开关频率。
VADJ、IADJ：分别为CV和CC回路提供参考电压。可以外接模拟电压信号，也可以接PWM信号。信号电压如果高于2V，则会被箝位到2V。配合VREF、IREF管脚外接电容，可以完成对PWM信号的滤波。当然了，模拟信号也可以滤波。这个无须多说，看一下PL56002内部功能框图一目了然。
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三、COT控制原理
很多朋友对COT可能有点陌生，并且COT有些特性和其它控制模式有些不同，所以简单介绍一下COT原理。
3.1三种常见控制方式根据反馈方式和反馈信号的种类，控制方式大体可分为电压型控制（Voltage Mode Control缩写VMC）、电流型控制（Current Mode Control缩写CMC）、迟滞模式。电压控制模式有一个变种（或者叫改进型）叫带前馈的电压型控制。电压型控制的代表为TL494。电流控制模式分为好多种，比如峰值电流型，平均电流型，电流滞环型等，其中峰值电流型应用最多，峰值电流型控制的代表为UC3842。迟滞模式细分更多，其中大部分实用价值不大，唯有COT型优点突出，近些年各大芯片厂商都在大力发展COT型电源芯片，本文中的PL56002便属于这种类型。
电压型控制把输出电压采样做为反馈信号，这也是唯一的反馈信号，也称单环控制。电流型控制把输出电压采样和电感电流做为反馈信号，也称双环控制。由于开关电源通常都有较大的输出电容，如果输入电压发生变化，输出电压的变化滞后于输出电压。电压型控制由于只把输出电压采样做为反馈信号，所以也要等到输出电压变化后才能调整占空比抑制这种变化，显得反应比较迟钝，用专业术语讲叫线性调整率较差。电流型控制的反馈信号增加了电感电流，电感电流斜率为=(Vin-Vout)/L，所以输入电压一旦变化，控制芯片立刻检测到，并调整占空比抑制这种变化对输出电压的影响，所以其线性调整率比电压型要好。顺带提一嘴，受此启发，电压型控制衍生出带电压前馈的变种，线性调整率更好。
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二者的共同点是都需要误差放大器EA，且都需要补偿。电压型通常采样Type III补偿，峰值电流型通常采样Type II补偿。
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从时域看，不管是Type II补偿还是Type III补偿，都含有积分环节，有积分环节意味着输出电压采样信号经过误差放大器后会产生延迟，导致动态响应变差。而COT很好的解决了这一问题。
3.2 COT控制方式COT控制方式工作原理如下图所示，输出电压采样信号与参考电压用比较器比较（注意这里是比较器而不是误差放大器），当电压采样信号低于参考电压时上管HS导通，同时启动定时器，电感L中电流按固定斜率上升，输出电压也上升。达到一个固定的导通时间后，定时器溢出，上管HS关闭，下管LS导通开始续流，电感L电流按固定下降，输出电压也下降，采样信号低于参考电压时重复上述过程。
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由于（基础型）COT控制方式没有误差放大器，也不需要做环路补偿（注意，这里说的是不需要做环路补偿，没说不需要其它频率补偿），也就没有了积分环节造成的延时，所以动态响应速度优于电压型控制和电流型控制。下图为峰值电流型控制和COT型控制动态响应效果的比较。
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3.3 COT需要较高ESR的输出滤波电容从前文的描述并结合图6，可见COT控制方式依赖输出电压波纹工作。这就不得不得到其一个重要特性。大家知道，理想电容是不存在的，实际的电容都有同效串联电阻（还有等效串联电感，为了简化讨论这里忽略），所以实际的电容相当于一个理想电容C和ESR串联。当电路处于稳态时，如果忽略电压波纹，输出电压近似恒定，输出电流也近似恒定。可电感电流为一个（可能含有直流成分）三角波，那三角波交流成分的绝大部分一定流过输出滤波电容。实际电容模型中的电阻ESR两端电压与电流同相位，电容模型中C两端电压滞后电流90度。也就是说输出滤波电容两端的（或者说对地的）电压波纹有两部分组成，ESR两端波纹电压与电感电流同相位，C两端波纹电压滞后电感电流90度。如果ESR较大，则其两端波纹电压占主导，输出电压波纹近似与电感电流同相。如果ESR较小，则C两端波纹电压占主导，输出电压波纹近似滞后电感电流90度。
换句话说，如果输出滤波电容ESR较大，输出电压波纹能近似代表电感电流，上管HS导通时，电感电流线性增大，输出电压（波纹）也增大。达到固定时间后上管HS关闭下管LS导通，电感电流线性减小，输出电压（波纹）也减小，一旦小于参考电压上管再次导通，重复上述过程，电路正常工作。如果输出滤波电容ESR太小，则输出电压（波纹）不能近似代表电感电流。上管HS导通时，电感电流线性增大，输出电压（波纹）可能反而减小。达到固定导通时间后，上管HS关闭下导LS导通，电感电流线性减小，输出电压（波纹）可能增大。这样就可能产生一个问题，当输出电压采样小于参考电压时，按理说上管HS应该开始导通固定时间，可实际上此时上管HS可能本来就处于导通状态。这样一来控制逻辑就乱了，电路无法正常工作。电解电容、固态电容、钽电容等ESR相对较大，相对适合用于COT电路。MLCC ESR相对较小，相对不适合COT电路。这只是定性的说法，并不是说所有的电解电容、固态电容、钽电容都能保证COT电路稳定工作，也不是说MLCC在COT电路里绝对不能使用。具体最小需要多大ESR才能保证电路稳定，有计算公式。感兴趣的朋友可以参阅有关资料，也可以跟帖讨论。
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3.4 COT使用低ESR电容的技术与方法为了能够在COT电路中使用低ESR电容，各大芯片厂商提出了很多技术和方法，比如Type II纹波注入、RCC纹波注入等。陈科宏在《集成电路设计中的电源管理技术》一书中更是列举了六七种方法。这些方法的基本思想都是将芯片FB管脚的波纹信号增强，感兴趣的朋友可以参阅相关资料，这里不再罗列。这里只说一句，有的COT芯片把纹波增强电路集成到了芯片内部，所以这样的芯片可以直接使用低ESR电容。结果就是有的COT芯片不能使用低ESR电容，有的能使用低ESR电容。大一些的芯片厂商会在Datasheet、Application Note里说的清清楚楚，小厂商特别是国内厂商什么也不说，跟你打哑谜让你猜。。。
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3.5 COT输出电压失调问题及解决回顾一下传统的电源芯片，不管是线性电源还是DCDC都行，输出电压的设定方法都是将输出电压通过两个电阻Rt和Rb串联分压，电阻连接点连接电源芯片FB管脚。假设参考电压为Vref，则输出电压为Vout=Vref*(1+Rt/Rb)，这个公式大家太熟悉了。
可是回头看一下图6并结合前边提到的COT控制方式工作原理会发现，COT控制方式输出电压为Vout=Vref*(1+Rt/Rb)+Vripple/2。其中Vripple为输出电压波纹的峰峰值，这里假设其为正负对称波型。这相当于输出电压有了失调（offset），并且波纹越大失调越大。为了消除这一失调电压，芯片厂商采用了很多技术，这里仅简单介绍一下电压二次方实时控制原理。
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输出电压采样信号兵分两路，一路通过误差放大器AMP与参考电压Vref做差分放大，称为慢通道；另一路直接进入比较器CMP，称为快通道，与误差放大器输出信号Vea比较。其余部分与基础型COT相同。该死的误差放大器又回来了，有了误差放大器就需要补偿电路。消除失调电压的技术有很多种，大多使用了误差放大器。这也是PL56002虽然是COT控制芯片，却有误差放大器和频率补偿电路的原因。
3.6 COT技术小结总结一下，为了使COT电路能够使用低ESR电容，为了消除输出电压失调，不同的芯片使用了不同的技术，有些还是专利技术。结果就是COT控制方式产生了很多变种，具体某款COT芯片对输出滤波电容的ESR有什么样的要求，频率补偿元件参数如何计算需要具体情况具体对待。像ADI、TI这样的大厂商datasheet里会写得比较详细，还经常有Application Note指导，其它厂商则描述得很少，经常只言片语带过，应用时非常考验使用者的经验，非常让人头疼。频率补偿关乎到一个电源的稳定性和动态响应等许多参数，厂家说得越详细，用户就越能发挥电源芯片的性能，把产品做得越好，有利于提升芯片厂家的口碑。相反，厂家遮遮掩掩的什么都不说，用户自然不能很好的应用，必然归咎于芯片不行，影响芯片厂家的口碑。为什么厂家遮遮掩掩不愿意多说呢？这个问题想了很久没想明白。直到最近看鹰酱一些飞机近距离高清视频和驾驶仓内视频时突然明白了，虽然这些视频会泄露一些信息，但人家越的遥遥领先不怕别人抄。回到电源芯片也是一样的道理。
四、PL56002数控CV/CC同步Buck电路设计、制做、调试
4.1 官方参考电路好了，COT原理的故事讲完了，下边该用PL56002画电路图和PCB了，先看一下Datasheet里的参考电路。
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4.2需要确认的几个问题：1. 输出电压（CV）、电流（CC）如何设置？
2. 我用的电感、输出滤波电容不一定跟参考电路一样，补偿元件R15、C21、C20参数应该如何计算？
3. 参考电路为两路输出，只需要一路输出应该如何处理？
仔细阅读Datasheet后觉得应该是这样：
1. 如果VADJ、IADJ接模拟信号（不能超过2V），则（VADJ、IADJ代表管脚，Vadj、Iadj代表这两个管脚上的模拟电压）
CV时输出电压Vout=Vadj*(1+R19/R18)
CC时输出电流Iout=Iadj*40mV/Rcs
其中Rcs为输出电流采样电阻，CC时其两端电压为40mV。
如果VADJ、IADJ为PWM信号，则（Dvadj表示VADJ脚占空比，Diadj表示IADJ脚占空比）
CV时输出电压Vout=Dvadj*2V*(1+R19/R18) 其中2V表示VADJ管脚信号被箝位到2V，即占空比100%时的参考电压。
CC时输出电流Iout=Diadj*40mV/Rcs.
Datasheet里没有明确说是这样计算，但是给人感觉是这样。
2. Datasheet里提供的信息极为有限，本人没有任何idea。
3. 看PL56002内部功能框，感觉应该是电流采样电阻接CSP2、CSN2两个管脚，CSP1、CSN1接VBUS，但Datasheet里没有明说。
跟厂家沟通后，问题1、3得到确认，本人的想法是正确的。问题2厂家不愿意多说，只说是用参考电路中的参数。了解开关电源环路补偿的朋友都知道，频率补偿元件的参数要根据电感、输出滤波电容容量/ESR以及控制方式计算。对于厂家的说法我是不能完全苟同的，不过人家不说咱也没办法，遇到问题再说吧。
4.3 原理图设计
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为了让数控板能实时显示输出电压和电流，这里使用了一颗高边电压采样芯片MAX4172。如果数控板不需要实时显示输出电流可以不焊MAX4172。
4.4 PCB设计GuidelinePCB布局布线，Guideline虽然没有明说，但话里话外都表明最好使用4层板。这个本人感觉有点奢侈，用的2层板。的其它方面按照Datasheet里的Guideline就好
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4.5 第1版PCB参考电路里明确区分了PGND和AGND，所以我画板的时候对地平面做了分割，AGND、PGND及数控板地三者在输入滤波电容处汇合在一下，这是我理解的一点接地，结果后边调试的时候出了问题。
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实物焊好后先不联数控板，此时VREF和IREF都是2V。
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4.5.1 出现自激前边提到过，因为厂家没说补偿元件参数如何计算，所以为了保险起见，元件参数尽量与参考电路一致。
输出滤波电容C6选220uF/35V绿皮高频电解电容，220uF与参考电路相同，参考电路没有标注耐压。为什么要强调耐压呢？因为即使是同一品牌相同容量的电容，耐压不同ESR也不同。容量、ESR决定了传函零点的频率，与频率补偿息息相关。参数与参考电路一致有利于调试，官方没标我就没办法了。当然电容品牌参考电路上也没有标，我在网上看到了官方参考板照片，用的也是我这种绿皮高频电解电容。
电感参考电路取10uH，我取33uH/15A。取大一些电感峰值电流会小一些，多少有利于减少炸管。
上电，担心的事情果然还是发生了，自激了。耳朵可以听见电感有规律的滋滋声，万用表可以看到输出电压时高时低、时有时无。还好没炸管，赶紧拔电，波形就先不看了。
把电感换成10uH，与参考电路相同，上电还是自激。结合前边COT控制原理的介绍，猜测可能跟输出滤波电容有关。换成470uF/35V绿皮高频电解电容，空载上电后自激消失，有正常电压输出。
4.5.2 带载后翻车连上数控板后空载也正常，带载后发现输出电压随负载电流增大而迅速下降。输出5V，带2A负载后下降到4.5V。难道芯片有问题？或者是买到假芯片了？似乎不太可能。这款芯片发布好几年了，截止目前没有停产，怎么也得生产几十万片，真有问题早停产了。厂家的名字以前都没听说过，没有人会仿冒。思来想去只有一种可能，那就是地平面划分出问题了，负载电流大了以后，PGND和AGND出现了电位差，导致输出电压异常下降。
4.6 第2版PCB重新画板，这次使用4层板，PGND和AGND不再分割，底层和内1层做统一的地平面。CSP2、CSN2怕干扰，将其布在内2层，夹在两个完整的地平面避免干扰。顶层布不开的线也放在内2层。
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重新焊板，这回带载后电压也正常了。
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4.7开关节点SW振铃对了，忘了说了，这时候R2、C8没有焊。为啥没焊，因为网上的照片显示官方的参考板上也没焊。用示波器看下管栅极波形，是漂亮的矩形波，说明栅极电阻大小合适。再看上管栅极对地波形，有非常明显的振铃。
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这么明显的振铃，通常是因为栅极电阻太小了。尝试加大上管栅极电阻，一直加到20Ω，振铃毫无变化。难道是上管栅极布线太长，分布电感太大？不应该啊，板子不大，布线很短，不可能，不可能。忽然想到不对啊，上管、下管型号相同，下管波形正常，上管波形不可能差这么多啊。这不一定是上管栅极波形的问题，也有可能是上管源极波形的问题。上管源极也就是开关节点SW，用示波器一看果然是这样，波形和栅极差不多，忘了抓图了。赶紧把上管栅极电阻恢复4.7Ω，查找SW节点振铃的原因。
4.7.1振铃产生机制SW节点振铃是同步Buck电路常见的问题，先简单描述一下振铃产生的机制。理想同步整流电路如下图所示
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由于存在各种分布参数和寄生参数，实际的同步整流Buck电路是酱婶的
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D1 和 D2 分别为 S1 和 S2 的体二极管，C1 和 C2 分别为 S1 和 S2 的漏源电容，Rbus和 Lbus为传输线上的寄生电阻和寄生电感，Rbulk和 Lbulk为大电容（一般为电解电容或 大容值的陶瓷电容）上的寄生电阻和寄生电感，Rsm 和 Lsm 为小电容（一般为陶瓷电容）上的寄 生电阻和寄生电感，Rboard、Lboard、Rloop和 Lloop为 layout 引入的寄生电阻和寄生电感，RDCR为电感的直流电阻。为了分析振铃现象，以 S2 关断、S1 开通为例，研究开关节点振荡的产生机制。
在此过程中，将电感等效为一个恒流源。S2 关断后，由于死区的存在，S1未开通，此时电感电流完全从 D2 中流过，如图 24 所示。S1 开通后，电感电流完全从 S1 中流过，如图 25 所示。此时，S1 可以等效为一个低阻值的电阻，C1 通过 S1 放电，C2 进行充电。由于 Lboard>>Lloop且 Lbulk>>Lsm，C2 的充电能量主要由 Csm来提供。因此，C2 的充电回路可以简化为图 26，Ron为S1 的导通电阻。图 26 可以等效为图 27 的 RLC 振荡电路，其中
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因此，在 Csm对 C2 充电的过程中，C2 两端电压必然会产生振荡，并且寄生电感越大、开关速度越快、负载越重，振荡就越剧烈。
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4.7.2振铃解决方法解决SW节点振铃的方法有三种：
1. 根据振铃的振荡频率，估算并选择合适的Csm，并在PCB布局时使Csm距离上管尽量靠近，并使布线尽量加宽，目的是减小布线的分布电感。落实到我的原理图上，也就是C4，这颗点容的布局布线完全没问题。这颗电容我选的是100nF 50V 0805 MLCC，按说这个电容封装越小越好，可是我手里MLCC 0805居多，0603规格很少，再加上这个电容的选择对振铃影响不是特别大，所以暂时没动。
2. 适当选择自举电容Rboot，落实到我的电路图中就是R7，10Ω已经不小了，再改优化余地也不大，所以也没动。
3. SW节点对地增加电阻电容串联组成的Snubber吸收电路，落实到我的电路图中就是R2、C8。先按官方参考电路取4.7Ω、1nF，焊好后SW节点振铃没有明显变化。那就加大用药量，直接把C8增加到3.3nF。再看SW节点波形明显改善，负载电流很小时稍有一点振铃，电流稍大一些时波形相当漂亮。再看上管栅极波形只有轻微振铃，说得过去了。见好就收，不继续调整了。
4.7.3 关键节点波形
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看了一下输出电压波纹，5V/1A峰峰值大约70mV，COT控制方式本来就相对大一点。日后如果嫌大想折腾，再加一级LC组成派型滤波，波纹会小很多。
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4.8 CC特性不是很理想有一点跟大家交行一下，测试表明CC特性不是特别好，当设置CC电流小于500mA时，CC时实际电流远小于500mA。大于500mA时效果还可以。这也不难理解，主观上虽然厂家列出了PL56002的很多应用场景，实际上主要还是面向充电器/充电头，这东西不需要太小的CC电流。另一方面，CC环使用了高边电流检测放大器，PL56002内部肯定集成了高边电流检测放大器。这东西只有美信、凌特、ADI这一级别的厂商做得比较好。国内几年虽然也有几家厂商推出了高边电流检测芯片，不过应用并不算广，说明性能一般。PL56002内部集成的高边电流检测放大器如果性能特别突出，厂家完全可以推出一款单独的芯片。
4.9 效率与MOS效率忘记测了，不过输出22V/4A时电感微温，MOS不烫后，效率应该还可以。忘了说了，我手里只有一个24V/5A的ACDC，为了留一定余量，本数控电源的最大输出暂定为22V/4A。等有了功率更大的ACDC继续测试。
我这选用的MOS是HYG015N04LSC2，耐压40V，电阻1mΩ，最大电流180A。事实求是的说这个MOS管有点大材小用了，选择的原因是价格便宜，1.1/pcs还包邮。
也曾试过另一款MOS HYG025N06LS1C2，这参数为60V/170A 2.2mΩ/3.3mΩ。这款MOS输出电容比HYG015N04LS1C2还小一些，按理说应该可用。不知道是买到假货还是别的原因，焊上后电路不能正常工作。
4.10 看看数控板说到这才想起来，数控板忘拍照了。懒得拍了，抓两张仿真图吧。
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五、打样铝合金外壳
在线上画了个铝合金外壳，EDA基本上傻瓜式的，有视频教程，看看就会用。花了不到一天时间画完外壳，下单后一个多星期就做好了。上几张图大家欣赏一下。
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全文完，谢谢大家。
作者: 猪小呆 时间: 2025-7-9 12:06
高端
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 12:30
感谢佩奇同学捧场
作者: my1048 时间: 2025-7-9 12:45
仔细拜读，，大师水平！
作者: add 时间: 2025-7-9 14:15
二楼顶楼主
作者: yiqihaha 时间: 2025-7-9 14:18
很强，很漂亮
作者: x7511686 时间: 2025-7-9 14:22
厉害了~谢谢分享，真的很棒。
作者: st911 时间: 2025-7-9 14:22
可以量产了
作者: kkdkj 时间: 2025-7-9 14:34
好专业的一篇大作应该加精了，预祝贺
作者: confessor 时间: 2025-7-9 16:13
好专业的一篇大作应该加精了，预祝贺
作者: 石墨 时间: 2025-7-9 16:26
经历多版，楼主花了不少时间吧
铝合金外壳不错，比用防水盒好多了
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 16:35
精力肯定是没少花，不过改版后看到了立竿见影的战果，收获满满。
这个铝合金外壳还是小了点，再大的打样就不免费了。反正不要钱，画个壳子玩玩增加下经验。
作者: liuhaob 时间: 2025-7-9 16:46
这个外观做的不错，像产品
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 17:04
老哥的嘴一定是开过光，刚说完就受精了
作者: chanwah2009 时间: 2025-7-9 17:16
对数控板 比较感兴趣，有没有资料和源程序啊
作者: solarshen666 时间: 2025-7-9 17:25
不是，一个人干了一个团队的活啊，厉害了
作者: szx0563 时间: 2025-7-9 19:02
好专业的一篇大作应该加精了，预祝贺
作者: b26359 时间: 2025-7-9 20:13
原理、测试、实战的综合性贴子，看得出来化了不少功夫，作了深入研究。
作者: wulishui 时间: 2025-7-9 20:37
我昨天看上了PL5501，现在正在画板准备试试
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 20:44
系统讲COT的资料很少，我也只是学了个皮毛
作者: 闻太师 时间: 2025-7-9 21:06
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5501我也做了一版，初步调出来了，细节还没测
作者: wulishui 时间: 2025-7-9 21:42
本帖最后由 wulishui 于 2025-7-9 23:00 编辑
看别人做的非常简洁
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我的疑问是，这个检测电阻之后再滤波的拓扑结构，检测出来的结果一定是不准确的，所以它的CC控制就是扯淡，结果就是你实验的大电流有点误差，小电流天女撒花，不知到哪。凌特那些方案这检测仅是用来打嗝，并不能CC控制。如果把滤波放到检测电阻之前会是什么效果？
另外，按道理这种可调VREF，输出应该可以到0才对，如果按他datasheet必须2V起，那作为可调电源就没有意义了。
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作者: win2003sp2 时间: 2025-7-10 00:09
高端，能不能放出立创共享一下
作者: weln2016 时间: 2025-7-10 00:30
模电大成了 恭喜太师
作者: xyz_1234 时间: 2025-7-10 03:45
「如果输入电压发生变化……也要等到输出电压变化后才能调整占空比……用专业术语讲叫线性调整率较差」
这个一般写作线路调整率吧。其实也不好，没必要硬对line regulation翻译，称作输入变化抑制能力、供电侧控制率这样的较明了。
作者: mdmo 时间: 2025-7-10 08:31
我自己做的电源, 但是电感和输出电容发生了谐振. 也就是输出电压纹波信号上叠加了LC的谐振频率 这个要怎么办?
作者: ccbw 时间: 2025-7-10 08:57
谢谢分享
作者: com_1859 时间: 2025-7-10 09:45
太师威武！
话说我还在等太师开源LCR电桥项目
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 09:54
1. CC电流
PL56002参考电路里，采样电阻Rcs前有个1uF电容，能把电感三角波电流相当一部分高频分量旁路到地，CSP、CSN管脚前还有RC滤波电路，进一步滤除一部分高频分量。至于芯片内部有没有“求平均值电路”，Datasheet里没有细说。不过跟厂家沟通的时候，厂家明确表示CC是基于平均电流的。所以你担心的问题或多或少肯定有一些，不过也不会太夸张。CC电流不准，我更倾向于是高边电流检测放大器的问题。PL5501官方参考电路里，Rcs前的那个电阻记得是10uF，CSP、CSN管脚前只有一个电容，相比PL56002少了两个电阻。是写Datasheet的时候粗心？实际上这家厂家的Datasheet质量普通不高，你仔细看过就会发现，几乎所有芯片的CSP、CSN管脚都标反了。厂家官网上甚至连Datasheet都不提供。。。
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2. 最低输出电压2V，这个我之前也有相同的疑问，跟厂家沟通后得之是Datasheet写得不仔细造成的误会。2V是指输出电压（不分压）直接接FB管脚，VADJ接VDD时的情况，此时参考电压是2V，输出可不就是2V。实际的输出电压我帖子里4.2计算。我没做极限测试最低输出是多少，反正零点几伏肯定是没问题，对可调电源基本够用。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 09:56
数控板没啥东西，就是驱动两个EC11编码器，一个LCD1602，输出两路PWM，采样两路ADC。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 09:59
数控板是前几年做的，当时比较保守用得都是远古时期的元件，这次用现代元件翻新了一下。外壳也只花了一天时间。大部分精力都花在COT的学习上了。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 10:03
一时半会共享不了，倒不是我吝啬，共享就得把数控板一起共享，那固件就得写得相对比较完善。可是我懒，固件里有些东西写死了，要共享就得花时间改成可调的。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 10:03
我还是个小学生，离大成差远了
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 10:07
写帖子的时候我也觉得线性调整率可能不够确切，怀疑自己记错中文名了，网上查了一下大多这么翻译，也就随大流了。能力和精力有限，还没达到雅信达的程度。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 10:11
这个得把电路贴出来，具体情况具体对待。如果是TI、ADI这样大厂的片子，片子细节公布得比较多，可以写出传函，然后计算补偿元件参数。国内小厂的就比较头疼了，很多时候只能是试。这种情况我跟AI交流过，说是有固定的套路解决问题，本人目前还达不到这个程度。
作者: sadfun 时间: 2025-7-10 10:19
谢谢分享~学习了，不过那个铝合金外壳在线设计真的无敌
作者: stfan 时间: 2025-7-10 10:19
有原理有实际，这才是高端。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 10:31
主观上我倒是希望CC不准是你说的原因，这样起码还有办法改进。
作者: chanwah2009 时间: 2025-7-10 10:40
就是这些简单的东东，我也不会写啊，所以想看看源文件啥样子，想学习一下
作者: wulishui 时间: 2025-7-10 10:41
那么就没有什么疑问了，画个板试试。有个YX22105倒是提供PDF，写着能从-0.3V起输出（我更倾向于认为是乱写PDF，因为这种构架不可能-0.3V起），只是芯片设计出来时是清朝，现在清朝都灭亡百年了，芯片也没卖，想用还得去求。
找资料时找到个EG1163，这个使用更加灵活，可以避免高端电流采样，把它FB接地，外加高精度运放能得到更高的稳定度。
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作者: 阿杜1971 时间: 2025-7-10 11:00
看不懂系列，我水平太低了。
作者: wulishui 时间: 2025-7-10 11:04
电流有误差倒还不是很大问题，我担心的是它会乱来，比如负载有变化时它会跳变，这就要命了，有仪器你可以测测会不会，没仪器就要冒险了。
作者: 沧浪氵 时间: 2025-7-10 11:07
从芯片原理、设计理解、实用调试、故障分析都是高水准的大师
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 11:16
看样子是矿坛那边过来的朋友。我的LCR之所以没有开源，是因为有些寄生/分布参数校正功能没做到自己满意。
去年想做一版自动校正的，板子都焊好了，调程序的时候总是犯困，没办法就搁置了。
现在想想，开不开源似乎无足轻重了。这两年市面上出现了好几款低价LCR，在“做不如买”想法加持下，很多人愿意买现成的。我自己做的性能不一定比人家的强，外壳更是没法跟成品比，加之大家普通对讨论技术细节不感兴趣，我也就不那么热衷开源了。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 11:31
EG1162/1163我关注过，最终没有选择，最大的担心就是稳定性问题。
话要从我五六年前做TL494版数控电源说起，做好以后在使用过程中发现有时候会不稳定。然后我花了很多精力恶补开关电源环路稳定方面的知识，终于掌握了不稳定的原因及解决办法。也曾想过找一款“现代”芯片取代TL494这种“古代”芯片，在仔细设计频率补偿的情况下，重新做一版。找了一圈发现没有合适的，因为做频率补偿需要芯片内部的一些参数，比如锯齿波的峰峰值，只有TL494之类的芯片把这一参数公开了。这些参数不公开，就没有办法精确设计频率补偿电路，稳定性就不能从设计上保证。想想睿登还有那么古老的TL494，可能很大程度上是这个原因。
立创开源广场上有人分享过基于EG1162/1163制做的开关电源，还在B站上发布了视频。记得作者提到过两种电容混合做为输出滤波电容，不然会不稳定。说到底这是频率补偿的问题，加剧了我的担心。。。
当然PL56002/PL5501我也有同样的担心，不过CV/CC是其典型应用，所以担心的程度没那么强烈。再加上电路简单，索性画个板子玩玩。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 11:34
哪来的大师啊，小学生而已。真正的高手在动手之前就预想到这些问题，直接把问题消灭在萌芽状态了
作者: love36 时间: 2025-7-10 12:20
太高端了，膜拜啊。
作者: wlhcq 时间: 2025-7-10 12:36
谢谢分享高科技！
作者: jf201006 时间: 2025-7-10 12:58
太师就是太师
谢谢分享
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 13:00
感谢大佬捧场
作者: 闻太师 时间: 2025-7-10 19:46
是的，这个在线设计工具起了大作用，不然就算免费我也不会设计，学solidwork少说也得十天半月
作者: wulishui 时间: 2025-7-11 00:12
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我有个建议，不要使用它本身的RCS2来MCU控制，而是使用低边电流检测，这样结果是准确的。
作者: dragonkyo 时间: 2025-7-11 08:48
太师威武，多谢分享大作！
作者: sportboy 时间: 2025-7-11 08:53
完全看不懂系列
我就想知道，楼主的求学和工作经历，什么样的经历，才能把电子技术玩到这种水平？不知可否分享？
作者: benx 时间: 2025-7-11 09:08
有水平的人就是强
作者: 飞向狙沙 时间: 2025-7-11 09:21
功率引脚没加铺铜差评(玩笑)
作者: 闻太师 时间: 2025-7-11 09:49
思路完全可行，关键是怎么保证相位裕度，也就是我45楼说的问题。等我水平再提高一点，试试这个方法。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-11 09:53
大佬一句话戳中我的痛点。十几年来一直只有一把20W的电烙铁，后来又买了把60W的。大面积铺铜，不用热焊盘的话，小烙铁不够用，大烙铁又容易焊坏了，画成热焊盘也是不得已而为之。有机会得搞一把回温快的烙铁？
作者: 闻太师 时间: 2025-7-11 09:58
如果我说我先后在北大和北航学习过，你会不会觉得我在吹牛
开玩笑了，我求学经历比较坎坷，当年的学校现在都不存在了。
工作的主要任务是写代码，后来还教过别人写代码，玩电路完全是业余爱好。
作者: sumandigit 时间: 2025-7-11 10:23
高端
谢谢分享
作者: 飞向狙沙 时间: 2025-7-11 11:01
用的什么头，我用十来块钱的数显老铁配合刀头，铺铜也能焊，就是好焊不好拆
作者: 青木塬 时间: 2025-7-11 11:04
拜读了，原理介绍真的全面，想起以前国赛做的DC-DC到逆变，自从接触软件开发与芯片验证，电源设计已经多年未研究了，目前工作中AGND/PGND的共地问题还是经常遇到
作者: 闻太师 时间: 2025-7-11 11:05
开始是马蹄头，后来换成了刀头。焊问题还不大，只是大面积铺铜的管脚因为温度不够焊点不光滑。最要命的是拆，不好拆就不说了，拆完了焊盘孔里的锡很难吹出来，经常不得已要动用热风枪。
作者: sportboy 时间: 2025-7-11 12:26
能写代码，一般都是读工科，高数、物理都不差，模电数电基础理论有，坚持学习不丢弃，才能有这种技术底蕴！
作者: 闻太师 时间: 2025-7-11 16:58
说来惭愧，我学的是计算机专业。那时候很多学校没有独立的计算机系，计算机专业要么是开设在数学系，要么是开设在电子系。我的情况属于后者，因为这个原因，学了电工学、模电、数电这些电相关课程。专业开设时间短，老师都是半路出家，方向性把握的不好。我以前连计算机都没见过，见到了一心玩编程，结果物理就没怎么学。高数学的还可以，不过当时没意识到重要性，后来回头看学的不够深，又恶补过。
作者: muyan 时间: 2025-7-12 09:57
想玩，但是没示波器，用的什么示波器
作者: wine5 时间: 2025-7-12 10:01
这么专业的帖子，图文并茂，深入浅出，怎么没几个人打赏呢
作者: wulishui 时间: 2025-7-12 16:29
刚排好元件。本来想先随便做个板子测试测试，能用再花心思另外做一板好的，但是想想这样太浪费资源，不如一次性做成多用途模块，能MCU控制就用MCU控制，不能那就当作普通模块使用，以后不用另外做板了。
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作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 00:18
我用的虚拟示波器，USB口插电脑上看波形，才二百多块钱。
作者: gu_572101993 时间: 2025-7-13 06:21
这是不可多得的精华之作，拜读了，谢谢分享！
作者: 打你不许哭 时间: 2025-7-13 07:17
仔细拜读了大作并收藏了， 谢谢分享。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 14:44
专业人士啊。其实我感觉我第一版的地平面划分理论上应该算是一点接地，应该没问题，不知哪里出纰漏了。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 14:46
我这人气不行，比不了那些大网红，随便做个小模块帖子分分钟就火了
作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 15:05
小电流时恒流不准的问题，理论上可以解决。
1. 先说现象：设置恒流值较大时，CC状态实际电流与设置值比较接近。设置恒流值较小时，CC状态实际电流远小于设置值。
2. 原因分析：PL56002内置的高边电流检测放大器有三个因素至使其输出存在死区和/或失调：
（2.1）电流小时检流电阻两端电压很小，检流放大器输入差模信号小、共模信号大，因为共模抑制比不足导致共模信号不能被完全抑制
（2.2）检流放大器存在输入失调电压和输出失调电压
（2.3）PL56002单电源工作，内置检流放大器存在一个“死区电压”。
以上3点共同作用，导致当差模信号较小时，检流放大器输出电压远大于理论值，PL56002误以为输出电流已经达到设置值。
3. 解决办法：IADJ管脚接VDD，在检流电阻电压的基础上，叠加MCU DAC输出的信号做为内置检流放大器输入信号。调节DAC输出信号大小完成恒流值设置，DAC输出电压越低，则恒流值越大，返之亦然。
这个方案理论上完全可以，实际操作上有一定难度。主要是因为CSN管脚电压大体等于VBUS，此电压减去（检流电阻电压+DAC电压之和）为CSP管脚电压。这样就需要用运放搭建一个减法器电路。PL56002最高输出电压32V，这就需要运放能承受32V输入，而且还得是精密运放。而这样的运放很难找到。
作者: benx 时间: 2025-7-13 16:01
做的漂亮
作者: heju 时间: 2025-7-13 18:07
楼主厉害，从原理到实际制作都写得非常详细。
作者: muyan 时间: 2025-7-13 19:50
20M，够用吗
作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 20:41
本帖最后由 闻太师 于 2025-7-13 20:42 编辑
这个看你平时都干什么，我当初是为了看线性电源波纹买的，结果不够用，觉得是垃圾。后来玩单片机、调开关电源什么的一直用这个，基本够用了。
因为截图特别方便，有时候甚至比专业示波器还好用。
作者: muyan 时间: 2025-7-13 21:19
看波纹不够用，看单片机开关电源够用？
好像玩的差不多，又想看波纹，又玩单片机，也玩开关电源
看波纹有什么要求，看了汉泰克的和麦科信的，不知道选哪个
作者: 闻太师 时间: 2025-7-13 21:24
好的线性电源波纹是微伏级的，完全被示波器的本底噪声淹没了，而开关电源波纹是毫伏级的。
作者: jjm6361 时间: 2025-7-14 05:48
必须是加精
作者: muyan 时间: 2025-7-14 18:55
开关电源比较常用，ldo功耗太大
之前做buck boost的mppt控制器，没有示波器，盲做，做到后来没法继续了，一直想买个示波器，但是不会用，买贵又不值得
作者: wulishui 时间: 2025-7-14 21:48
如此的话，那么不如直接摒弃它的高边检测，直接把IADV短接VDD，使用低边检测，这样使用5V供电的高精度运放做比较去反馈到COMP可以了，而且电路很简单。
我的想法是恒流还是用它自身的高边检测，但MCU用的是低边检测来做控制，输出PWM去控制IADJ，因为MCU那边是抄别人的，他程序不开源只能这样控制。粗略看了下他的控制电路，控制是通用的，既可以输出VADJ、IADJ的PWM，又可以通过运放比较后去调控COMP（从PL5500内部方框图可以看到，他这部分电路几乎和PL5500的CV、CC控制部分雷同），两种方式都可以做实验，甚至控制线性电源都可以：https://oshwhub.com/stm32eda/dp3005-100-gpl-dian-yuan-ban_copy
我目前需要做的是看看能否这样控制，不行的话那么就摒弃它的高边检测，改用低边检测。以往使用MP2307、TPS40057、TLC3780做恒流的经验来看，用低边检测去输出误差变量控制FB行不通，无一例外无法避免的自激，但COMP还没试过。
作者: liu98986623 时间: 2025-7-15 08:31
大师水平，高端
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 17:22
抛弃高边电流检测不是问题，问题是即使用外置运放做EA怼到COMP脚也不一定能保证稳定。怼到COMP脚肯定比FB脚要好一些，具体行不行还得具体情况具体对待。往往是真自激了按照经验改来改去，改好了也就改好了，改不好就只能就放弃了。
其实最稳妥的方案是找一款集成CV/CC且低边电流检测的芯片，然后用两个运放分别把原来的电压、电流反馈信号和DAC相边做为新的反馈信号。这样只要原来的参考电路是稳定的，新的电路必然也是稳定的。只是这样的芯片也没那么好找，欧美台很少做这样的芯片，国内厂商有少量这样的芯片，不过限制也挺多的。比如南芯的SC8002就是一款集成CV/CC且低边电流检测的芯片，不过它的短路检测很讨厌。它在CC状态下检测输出电压，一旦低于2V就进入短路保护状态，不停的打嗝。结果就是小电流恒流时很容易被识别成短路。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 17:22
过奖，离大师差远了，且得学呢
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 17:25
这些常用的工具仪表没有不行，不要想着一直够用，只要在可预见的三五年之内够用就可以了，价格不太贵买了就完了。用个几年有了一定的体验，真不够了也知道大概需要换什么样的更合适了。
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 17:26
多谢捧场，起的真早
作者: muyan 时间: 2025-7-15 17:35
感谢分享
作者: muyan 时间: 2025-7-15 17:41
看过这个工程吗
https://oshwhub.com/bryan_he/usb-ps-v30
作者: muyan 时间: 2025-7-15 17:48
之前做数字电源，cv的算法没问题，就卡在cc的算法上，有合适的电路来控制吗
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 18:01
之前应该看到过，扫过几眼没细看。刚刚看了一下，是以南芯的SC8701做为升降压控制核心。最近关注过这颗芯片，它也是支持数控的，不过他的输出电压有个电小值Vout=1/6*Vset，不能做到零伏（或接近零伏比如0.5V）起调，我比较犹豫。再有一点犹豫的就是它的CC是不是真CC，有人说是真CC有人说是打嗝。得多收集一些别人的反馈才好判断。看这个作品的描述应该是真描述，像是真CC，而且作者写代码有一定功力（从写代码的路子可以看出，明显不是普通爱好者那种自由散慢的写法）值得花点时间研究一下。
作者: muyan 时间: 2025-7-15 18:05
本帖最后由 muyan 于 2025-7-15 18:14 编辑
限流用的独立的电路
我之前做的ESP32 Mppt控制器，可以实现恒压输出，恒流不太好控制，一直没解决就摆烂了，看到他这个高侧限流外部电路，觉得可以结合模拟电路来完成
就是频率低一些
pwmResolution = 11, // 用户参数 - PWM 位分辨率
pwmFrequency = 39000, // 用户参数 - PWM 开关频率 - Hz（用于降压）
//The maximal frequency is 80000000 / 2^bit_num
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 18:16
这个话题比较大，得考虑自己的知识储备。
1. 如果你基本掌握了开关电源环路补偿相关知识，会做环路计算，理论上可以选一个最基本的PWM控制器（前提是这个PWM控制器的重要参数在手册上都公布了），然后外置外置两个运放做误差放大器，一个恒压，一个恒流。现实问题如我前边所说，这样的控制器没那么好找，愿意公布参数的只有TL494（当然UC3842也可以算）了。TL494有几个地方不讨喜：
（1）需要外挂MOS驱动
（2）内置误差放大器为同相放大器，环路计算方式与常见的反相放大器有区别，需要自己推导计算公式。当然也可以把内置的误差放大器废掉，用外置的。
2. 如果没掌握环路补偿相关知识，那就像我85楼说的。
归根到底还是要看你达到什么目的，是想学理论、验证理论，还是说就想做一个数控电源玩玩性，能上没太多要求（甚至有些瑕疵也能接受）。如果是前者，要学习很多东西。如果是后者那就好办了，找个别人做得相对不错的，修改一下做成自己的。比如我最开以用LM2596做的，功率小点过冲大点，可是容易做还不自激。不过话说回来，我到现在都不知道LM2596稳定性是如何保证的，我猜是内置和环路补偿电路，并且相位裕度留出了很大的余量。不过厂家手册上没写，只能是瞎猜。
作者: muyan 时间: 2025-7-15 20:12
本帖最后由 muyan 于 2025-7-15 20:33 编辑
我就是因为模拟电路不熟悉，所以做的是数字电源，靠程序计算公式控制电压还挺方便的，但是计算电流就没那么容易了，所以想着数字和数控合体再试试看
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忘记了，最近看到一个工程，找到一个电流的计算方法，还没测试
数字恒压横流升降压直流电源—功率 - 立创开源硬件平台
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作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 21:26
1. 强调一下概念，我之前讨论的一直是数控电源而非数字电源，数控是指用mcu设置电压基准和/或电流基准，环路控制是纯模拟的。而数字电源是指环路控制中引入了数字技术。二者完全不是一个概念。
2. 你当前的情况建议找一个比较靠谱的开源电路，在这个基础上做自己的。
作者: muyan 时间: 2025-7-15 21:56
本帖最后由 muyan 于 2025-7-15 21:57 编辑
你说的没错，我也没理解错，只是在找不到可行的方案下，寻求数字电压控制和数控电流的方式
之前请教过别人，没找到合适的电流控制方式，所以能纯数字控制就不会这样思考了
之前没有找到开源的电流算法，现在有了个大概的公式，现在就缺实践了
作者: 闻太师 时间: 2025-7-15 23:23
花时间看了一下，它这个恒压是SC8701 DCDC做的，恒流是线性的，这组合。。。
作者: wulishui 时间: 2025-7-16 00:35
我看了下，果然够蛋疼！我个人觉得他把本应简单的东西无限复杂化，程序有使用意义，电路没有制作意义。
要这么搞，我不如前面DC-DC，后面线性恒压恒流电源，MCU控制DC-DC电压跟随，只需要保留1至2伏压差即可，电路简单，波纹更小，反应速度更快。
作者: wulishui 时间: 2025-7-16 00:37
按我的想法，把输出滤波电容放在RCS前，按道理结果会九不离十。我手上没板子，你手上有现成的板子可以测试一下。
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