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[導(dǎo)讀]BUCK降壓電路空載問題

最近做BUCK降壓電路,采用單片機(jī)+驅(qū)動(dòng)電路來控制主電路


空載電壓是什么意思

BUCK電路我首先想到的就是上管P溝道的形式,(圖中封裝是N溝道的,手動(dòng)修改),然后用二極管續(xù)流,因?yàn)镻溝道MOS管是門極小于柵極導(dǎo)通,這樣易于驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)芯片可以跟主電路用同一個(gè)電源供電,然后輸出加兩個(gè)大電阻進(jìn)行分壓采樣,或則加采樣電阻進(jìn)行電流采樣,用單片機(jī)ADC讀取,然后輸出PWM進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整就可以形成閉環(huán)了,可以實(shí)現(xiàn)恒壓或者恒流。

到此為止這個(gè)電路都是正常的,只是通過調(diào)整PWM占空比來調(diào)整輸出電壓的精度因PID算法而異,需要調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。

但是想測空載電壓的時(shí)候就出現(xiàn)問題了,我一斷開負(fù)載占空比就直接調(diào)整到代碼限制的最大值90%,按理論來說應(yīng)該輸出電壓是最小值,但是實(shí)際電壓是在8.4v左右,我修改代碼后,從90%占空比步進(jìn)到99%占空比電壓只下降了0.1v左右,只有到100%占空比時(shí)電壓會直接下降,然后在目標(biāo)電壓值上下劇烈波動(dòng)(此時(shí)是在恒壓源模式),但是完全沒有了帶負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定。

一開始我們覺得是代碼算法的問題,所以不斷修改參數(shù),最后也有些效果,抖動(dòng)的范圍縮小到了1v,現(xiàn)在想想也是蠻佩服自己的,明明不是代碼問題,在那調(diào)參數(shù)調(diào)了幾個(gè)小時(shí),所以解決問題前還是要分析清楚問題的根源,不過我也是調(diào)了這么久參數(shù)后覺得從代碼層面已經(jīng)無力回天,解決不了問題后才開始嘗試搜索別的問題,嘗試別的方法。

上百度查了后,看到了兩種解決辦法:

一種是接假負(fù)載,這樣實(shí)際還是帶負(fù)載工作。

第二種是說在二極管兩端并聯(lián)一個(gè)MOS管,與上管以同步驅(qū)動(dòng)方式工作。

第一種好理解,我沒有嘗試,第二種方式,經(jīng)實(shí)測確實(shí)有效,已同步驅(qū)動(dòng)方式工作后,帶負(fù)載與不帶負(fù)載沒有什么區(qū)別,只是輸出的電壓略有差別,但是已經(jīng)非常穩(wěn)定,沒有劇烈抖動(dòng)現(xiàn)象了。

至于為什么空載時(shí)原來電路工作不正常,輸入輸出不成比例,我看到大佬的解釋如下:

沒加下管前你的自舉回路阻抗很高

加下管后自舉回路就成低阻回路了。

這也是這類自舉電路對最低占空比有一定限制的原因

意思是下管還是二極管時(shí),自舉電容無法正常充電,上管也就無法正常驅(qū)動(dòng)。

修改后的電路如下:


空載電壓是什么意思

此時(shí)采用的是兩個(gè)N溝道MOS管 ,采用同步驅(qū)動(dòng)方式工作,兩個(gè)MOS管同時(shí)只有一個(gè)導(dǎo)通,下管導(dǎo)通時(shí)自舉電容充電。

帶載空載都正常工作。

在修改電路的過程中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象,就是一開始的圖中


空載電壓是什么意思

將圖中的MOS管直接用N溝道m(xù)os管IRF3205,D極接電源,電路帶載的情況下也能正常工作,按以前學(xué)到的知識來說,N溝道MOS管應(yīng)該是要門機(jī)電壓大于柵極電壓一定值才能導(dǎo)通,從電路上分析視乎達(dá)不到導(dǎo)通條件,因?yàn)镸OS管一旦導(dǎo)通,S極電壓就是電源電壓,而驅(qū)動(dòng)的PWM最大值也應(yīng)該是小于電源電壓,理論上應(yīng)該無法導(dǎo)通。

測量了一下,工作的時(shí)候,G極電壓最大值是11.86v,S極電壓最大是9.45v,用示波器測的。

有大佬能費(fèi)神解釋一下嗎,為什么BUCK電路上管用N溝道MOS管也可以正常工作。

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