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剛做完幾個項目,來做點記錄。跟大伙交流交流。本人沒怎么做過電源。這個項目是頭一個。一直做模擬信號高速信號的我,對待電源的認識很淺,望大家多多提意見。為我指點指點哈。
是這么個事情。實驗室買了一套十幾萬的光模塊(本人是某大學光接入網實驗室的研究生),這個模塊是又貴又脆。對電源要求非常挑剔~~工作的最小電源電壓是3v3,最大是3v4,功率到不是很大,0.5w的樣子。而且,超過3.4就燒,一燒就十幾萬沒了……這個模塊對靜電毫無抵抗力,所以要給他做電源不怎么好弄。這個光模塊有個供電口和三個可調節的直流偏執口。
頭次做電源,做這么個精細的電源,我是這么思考的:
1.電壓在3v3--3v4,那么就是說紋波峰峰不能過100mv
2.啟動電源時的浪涌一定不能有,否則就跪了……
3.應該要有個保護,萬一有人上電電壓大了,或者燒壞了什么東東,板子的反應應該是斷電不工作而不是短路
4.光模塊工作在25GHz,電源除了安全性好意外,還要保證性能好,能支持射頻器件
基于上面幾點的考慮,我試著用設計信號的態度設計這么個東東。(現在想想,除了最基本的理論外,其實,模擬和電源差不太多~~~)
對于第一點和第四點,那沒什么大問題。我之前做過12.5G的射頻板,對于芯片選型和電路設計沒什么問題。因為考慮到紋波的大小跟負載的輕重有關。所以,我選了5V輸入,3.3V輸出的射頻LDO,并且用倆(因為一個能支持的最大電流是0.15A)。一個單獨負責供電,另一個負責3路可調偏執電壓。這樣每個LDO都不會工作在大負載下。另外,選用LDO而不是DC/DC也是為了降低紋波。
這仨都是input 和output 的rail2rail,這樣保證可調范圍最大。注意,有一路是要可調到5V,所以這路的滑變上又串了個電阻,這樣保證加電在5v5時輸出也在5V以內,因為平時調電壓不太用5v,所以這里平時達不到5V也不要緊。
對于浪涌,我第一個想到的是LDO軟啟動……但芯片貌似不支持。想外加RC自己做個延時,卻發現芯片自己內部有下拉,高電平工作。那么,對地并個電容也沒有意義。關注到手冊中芯片在使能拉高后,輸出會延遲緩慢升高(大概0.1ms),雖然不知道他的延遲是不是滿足我這邊浪涌的時間,但……have a try,輸出的浪涌就算有也不會大吧。(對于對設計負責的態度,這話說的多沒有底氣啊)
所以,我就在輸入端加了TVS保護,串了一個肖特基和自恢復保險絲做了個簡單保護。
這個LDO輸入不能過5v5.所以,我就在輸入端做了個保護電路。
這里,電壓基準輸出3.0v標準參考,另一路是實際電壓的分壓,當輸入在5.5V以下,比較器輸出低電平,開關管導通,否則,比較器負端輸入高于正端,管子關短,從而保證了電路的安全。
以上就是所有這個設計的原理圖部分。PCB也畫好了,目前在加工中,先文章寫著,等待調試結果,如果性能好的,一定跟大家說,不過我有感覺應該差不了。反正這個電源的難點在于精細和保護,不在效率。先上個PCB:
不好意思,抹掉的部分是我的名字……哈哈,就不透露了,大家也沒興趣知道。
我總結了這個設計,其實,如果像考慮信號鏈一樣的考慮到整個電源設計,也是需要分好多部分,考慮好多可能。對于電源,布局布線可能比原理圖關鍵。對于信號鏈來說,原理圖可能要經過幾板性能較差的PCB的修改后才能滿足要求。但我感覺,電源設計的難點還是在DC/DC上。這個項目中大多也是芯片參考電路,就前段的保護電路是自己的。現在等待調試結果,有結果了再給大家匯報匯報。大伙就這個設計多多給我提不足哈,這樣我下次就知道該怎么弄了。
前天板子到了,昨天焊接+調試,一版通過,不過遇到些問題和經驗,總結如下:
1. 用于電壓比較的一顆電壓基準芯片發現基準不準,會隨輸入電壓浮動,后來改成同封 裝的LDO,問題解決;
2.運放選型要看好,特別是工作在跟隨器狀態。我這里用的芯片是實驗室多的,所以就湊合了,結果自激。對比原理圖和芯片手冊的波特圖發現,我的負載電容過大(本來是想給后級濾波用,現在想想是多余了),使得相位條件不滿足,芯片開始自激,去掉電容,問題解決;
3.這個問題很奇特,不解,各位知道的話不吝指點:
運放U6B作為比較器,當負端斷開,而改變正端電壓時,負端竟然也會有電壓!而且也會隨著正端改變!(電壓值跟負端不同,差0.5v左右),我想不通,就算負端接上3v3LDO,負端電壓也不是3v3,是3v7,并且也會隨著正端電壓變化而變化。后來我在正端下拉個電阻,問題解決。至今不知道為什么(電荷集聚?……)個人推測和運放的輸入端做法有關,可能換個運放就好了。