一个热流和电流布局失误引发的"惨案"

603599910

纯标题党啊,不惨一点没有流量啊,就一点点惨和小麻烦事件,大家包涵!


最近在国外又手搓了一个电子负载,电路基本类同加了自己一点设计元素,如使用按键调节和电位器调节俩可选方案,使用180A电流取样器获取总电流,运放使用低阻纯交流负反馈,产生负基准电压做从零起调,串口输出数据(没有设计显示屏),使用NTC+DC-DC调压做暴力风扇温控输出.


感谢嘉立创的配套服务,在这边下单直接回国取半成品,板子使用COSINE(科山芯创)的LM324SR实测输入失调电压只有1mV完全符合规格书的2mV标准值,就算用了20元的换料费也觉得很值.


整体外观如图,8'MOS管+0.01Ω水泥取样电阻,宽供电电压范围输入,使用7CM*7CM*12CM方形鳍片铝材+12V@2.5A暴力风扇.不是专门做这个玩意,纯粹是因为做电源需要这货调试顺便设计的.



在调试时功能基本正常运行也平稳,负载和基准都是可控稳定,220W输出是一面MOS温度61+'C滴加,越靠近出风口热量越高.



异常发现另一面达80+'C,这是一体铝材都是对称4'MOS管产生恐怖的温差.



做气动热流干扰调试,问题依旧.因为贪图这铝材性价比高且手搓简单才选择的,当时在AI查询说这种散热热流会被扰动导致功率小,不信邪还是选择了,做各类扰动调试和封堵部分风道没有明显效果.



检查组件没有异常,互换运放IC问题依旧,测量各MOS管和适配取样电阻都是均衡和一致.



甚至发现风扇一角固定柱正好挡在发热那一边的关键位置,剪之,问题依旧...



重新分析PCB布局图发现一个重大问题,因PCB体积小做的电流铜箔也偏小各电流点还是串联状态,就是说电流铜箔前端电流点会影响后级电流点,并且两边电流走线不是对称,导致一边在线阻抗偏高会自动降低负载电流而温度低于负载电流高的一边,这种差异在普通测量很难发现,测量各MOS的GS电压一致性很好,前期调试因电流小还没有植筋焊接. 遂把PCBA所有电流走线加铜线植筋焊锡,尽量减小在线阻抗从而保证各MOS间平衡差异.



原来的风扇是从电流低点吹向电流高点,导致原本发热小一头的热量叠加到了发热大的一头让温差异常明显.于是调转暴力风扇改变热流方向匹配电流方向,就是从电流高点吹向电流低点.这样冷风从电流相对高点吹向电流低点(电流线植筋焊接后在线阻抗降低差异已经很小但是串联就不能避免).



风道各类调节取消,直接大风道输出,这款铝材的散热效果还是很不错的,只要一个暴力风扇包含这个涵道,最主要是价格低,嘿嘿...



因热流趋上原则, MOS管安装偏下位置保证更多的散热空间. 管脚用直径1.2MM铜线延长,看得出来MOS管全部是拆机的...



原NTC采样点在铝材偏上打孔固定,改为直接固定在热流尾端的MOS固定螺丝上,保证测量到MOS本身的热量.



同样负载220W改造之后原61+'C一面温度降到57.1+'C,风扇驱动电压也从原来的7.9V降低到7.2V .



另一面由原来的80+'C降低到55.7'C,现两边相差2'C以内可以理解为手搓工艺差异和器件差异以及热流差异了.



串口上传的部分数据,目前是开环PWM转DAC控制,没有对负载实际电流做闭环反馈,因为用不上,我不是专门做电子负载只是顺便做一个调试设备,按键PWM转DAC做基准主要是用于后期串口数控做极速负载响应和阶段老化,电位器其实是备选殿后,担心一时间整不明白按键控制不稳定延误交期就直接切换电位器控制.因使用180A的取样器,这个低电流下输出误差和跳数字还是挺明显,明显基准电压和输入电压数据更稳定一致.



到此这个电子负载基本可以使用,后续就看其极限负载能力了,稳定性不担心,毕竟调试了几个LM324负载方案使用独特的纯交流负反馈环路,有心得有把握.
第一次使用这种涵道型材做散热踩了一个联合坑,外观嘛,还是不满意,手残党特质.
PCBA和铝材等都是从国内背到国外的,这边目前无法轻易完成PCBA加工和型材购买,DIY还是国内方便啊 ...

wjqok

游客请登录后查看回复内容