解密独特的Rigol DS3102电源板设计

纯今

Rigol官网上写着公司DS3000系列示波器填补国内数字示波器空白，攻克卡脖子难题

接下来，Rigol的神操作是用疯狂打磨保护知识产权，被业界誉为打磨大师。所以，没有开源精神，不会有原理图流出

先丢出Rigol DS3102电源板实测数据，然后，再分析

插座指向示波器尾部为01，主板地为0。

01: 0.24
02: 0
03: 0.01
04: 0.01
05: -0.04（与LCD8通道相通，当前故障中）
06: 0.01
07: 8.21
08: 0.01
09: -8.18
10: -0
11: 4.93
12: 4.93

铜箔与元件合成图如下：

                               
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跑电路包含示波器主板发现，看似12路供电的电源，实际只有5伏特，+-8伏特，可能的34伏特，现在测得的被怀疑的0.24伏特，其余0.01伏特都是地，0.01伏特是电化学接触电压。

且通过跑电路发现，虽然它是飞利浦出品的电源管理芯片TOP224与两个CNY17-2光耦配合的架构。
实际发现，只有5伏特这一路由光耦采集输出电压，完成初级的闭环控制。且当前5伏特供电电压稳定。比如34伏特，LCD偏置电压这路如下图，无光耦采集监视

                               
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最独特少见的是，另一只光耦，是在初级整流桥堆的入口处，通过两只47千欧电阻限流，通过光耦1脚2脚采集AC220电压，然后，在次级通过1路输出。请注意还不是影响由另一只光耦监视的最重要的5V那一路。如果那样设计，我们可以理解成通过双光耦来提高调控速度与精度。反而是，它最可能影响是1路输出，因为看不出会影响到+-8伏特

采集AC220电压波动的光耦与第一路 还有正负8伏特两路电源原理图如下：

我能看出来，核心上就是光耦的三极管端4与5引脚，一个引脚通过5.1千欧接入+8伏特，另一个引脚通过5.1千欧接入-8伏特，对称的

最终，迷底请不遗落的看更新的跟帖

wangxiangtan2

故布疑云，迷惑众生？

hilljanet123

难道是掉电保护之类的

纯今

hilljanet123 发表于 2024-1-28 18:57
难道是掉电保护之类的

老法师，我也朝着这个方向思考过。
光耦采样在AC220端，就是在防雷电路，防干扰哪些电路之后，桥堆之前那个位置
我就简化了。看来你也分析不出来这是调节电压的作用

莫非钥匙答案在示波器主板上，我去跑了，可惜1路这个输出，到了主板，不知去向了

xxwwmm2017

NO1只有0.21伏肯定不正常，8.21V经R3,R4分压至少要1伏以上

纯今

xxwwmm2017 发表于 2024-1-28 19:08
NO1只有0.21伏肯定不正常，8.21V经R3,R4分压至少要1伏以上

欢迎老法师光临，我会思考你的分析，老法师有不正常的原因分析吗？

xxwwmm2017

纯今 发表于 2024-1-28 19:18
欢迎老法师光临，我会思考你的分析，老法师有不正常的原因分析吗？

断开与后级的连接才能判断是自身问题还是后级有短路。

纯今

xxwwmm2017 发表于 2024-1-28 19:38
断开与后级的连接才能判断是自身问题还是后级有短路。

已经记录下来了，会做一做

纯今

我自己边计算边等老法师们
我认为电路可以看作两个态
光耦导通态与不导通态
先从简单的不导通态分析，此时不必看作16伏特电路，No01路输出电压看作是一个8伏特电压的两个分压电阻之间的电压，大致是8/6×1=1.33伏特
再来计算导通态，为了简化计算可以认为流过光耦集电极与发射极电流=16÷（10×1000.）=0.0016A
加上1千欧再流过的电流8\6000=0.0013A 那个5.1千欧电阻流过合计电流0.0029A，电阻两端电压为14.79
那这样01路输出电压得是负压了
不知道，我分析的合理吗？
后来再高人指点下，我知道了电压分析1路的作用，都是歧途

纯今

光耦导通与不导通，引起01路输出电压变化，具体是多少，我们仿真一番

先从最简单的分压电路模拟仿真开始：



这肯定符合预期，接下来实验双+-8供电：




看来我分析会是负压是不对的，说明光耦导通时近似0伏特

下面再来仿真，有光耦存在，也就是考虑进来集电极发射极压降的情况：




因为，采用嘉立创国产EDA暂时没有任何型号的光耦，我用了一个三极管模拟，01路电压此时是毫伏级别的，还是近似0伏特

老法师们，是否可以在这里将这只光耦的主要作用，看作是把01路电源输出看作是信号线，AC220上电01路输出0伏特，否则，输出1伏特多

纯今

xxwwmm2017 发表于 2024-1-28 19:08
NO1只有0.21伏肯定不正常，8.21V经R3,R4分压至少要1伏以上

                               
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纯今

通过以上模拟电路仿真，我当下给出此设计的作用可能是：
AC220存在时，01路供电输出一个0代表低电平。在AC220消失时，由于开关电源若干2200微法电解电容的存在，01路电压拉高到1.3伏特，且可以保持几十毫秒甚至100毫秒，示波器主板接收到01电压反转成高电平后，可能触发数据保持功能。其他保护想不出来。且这个电源板上2200微法电容特别多。作为对比，充当LCD偏置电压的这路供电，就没有采用大容量电容

请老法师批评指正

纯今

hilljanet123 发表于 2024-1-28 18:57
难道是掉电保护之类的

欢迎你看看我仿真的几个截图。通过以下模拟电路仿真，我当下给出此设计的作用可能是：
AC220存在时，01路供电输出一个0代表低电平。在AC220消失时，由于开关电源若干2200微法电解电容的存在，01路电压拉高到1.3伏特，且可以保持几十毫秒甚至100毫秒，示波器主板接收到01电压反转成高电平后，可能触发数据保持功能。其他保护想不出来。且这个电源板上2200微法电容特别多。作为对比，充当LCD偏置电压的这路供电，就没有采用大容量电容

请老法师批评指正

flying201807

U1应该不是“采集AC220电压波动的光耦”，应该是判断220V交流有无的传感作用。

flying201807

取掉R15，恢复R15之前的元件，在电源芯片和低压侧主电源没有损坏的情况下，这个估测的34V电压应该很快恢复，且不会与34V偏差很远（由变压器绕组圈数决定，且5V电源是受控的）

纯今

flying201807 发表于 2024-1-28 23:40
U1应该不是“采集AC220电压波动的光耦”，应该是判断220V交流有无的传感作用。 ...

同意你的看法，01路输出也不是电源线，而是信号线

flying201807

此电源修复应该不需要费很大的力气，因为同一个变压器输出的5V正常，这就消除了电源原边故障和二次测反馈问题等90%以上的可能问题。

纯今

flying201807 发表于 2024-1-28 23:49
此电源修复应该不需要费很大的力气，因为同一个变压器输出的5V正常，这就消除了电源原边故障和二次测反馈问 ...

之所以大动干戈画电源原理图，只是它不像普通单路开关电源与ATX多路电源那么普及。如果搞不懂原理，担心无法从根本上排除故障。示波器电源，还是有其特色的存在

纯今

过了一天，一位老法师看过后轻描淡写地说：

这只连接AC220端的光耦作用是，给触发扫描电路送交流电源同步信号。术语叫市电同步触发信号。

咱是不懂，咱是也不敢问。因为，指点的人说了，先去了解示波器的各种触发

然后，我初步学习了一下，可能论坛爱好者示波器用得最多就是去测个PWM，纹波大小，一般都有AUTO，不搞科研，根本不懂市电同步触发

我发现设置示波器触发，非自动模式下，手动设置触发信源里面，就有CH1 CH2 EXT 等等其中包括市电选项。没资料介绍，我推测牵扯市电多路相位测试时，才会用到这个市电同步信号。

gong200810

太专业了，跟不上节奏