今天早上TI杯公布了相關(guān)的使用儀器和設(shè)備,以及之前發(fā)布的推薦芯片等等,大家一定很關(guān)系這個(gè),因?yàn)楦髀犯呤脂F(xiàn)在著手開始分析和預(yù)測(cè)賽題了,這里也開個(gè)帖子,有請(qǐng)電源網(wǎng)的各路神仙們大顯身手,分析一下今年的賽題,尤其是電源類備受關(guān)注。
老規(guī)矩,上圖說話:一下是今天早上給出的器件和設(shè)備,推薦芯片表在附件中。
小弟粗略的看后推推薦芯片和設(shè)備情況,簡(jiǎn)單發(fā)表一下電源,歡迎大家糾正和補(bǔ)充,深入分析。
電源題分析
分析出發(fā)點(diǎn):學(xué)生電賽絕對(duì)是低壓,小功率,大家都知道,出事故了誰也負(fù)責(zé)不了,以前的光伏發(fā)電也是低壓模擬的,大家都懂的。
從這上面看的話,先看重點(diǎn)吧,什么MOS的驅(qū)動(dòng)芯片和線性穩(wěn)壓電源。mos管還有集成了MOS的開關(guān)電源芯片5430和5652(估計(jì)也就做個(gè)輔助電源什么的,不是核心)的先不用管它,上表中只有一個(gè)芯片備受關(guān)注,就是TPS40210了,主打的是BOOST ,當(dāng)然也是可以應(yīng)用在比如其他的幾個(gè)拓?fù)涞?,但是這些進(jìn)過下面的種種分析還是在BOOST這塊,其他的忽略掉。
第一點(diǎn),先看看設(shè)備情況吧,分別是
a) 3A/30V雙路穩(wěn)壓電源(可并聯(lián));
三位半數(shù)字萬用表;
漆包線:電流2A及以下。
1W白光LED發(fā)光管。
大功率三極管或MOS管(6A)
這些東西大家?guī)缀醵伎梢圆铝?,漆包線不用說了,無非繞電感和變壓器,主打還是電感,為什么?電賽做了這么多年,高頻變壓應(yīng)用的有多少?從事開關(guān)電源設(shè)計(jì)的工程師們得具備多少年的經(jīng)驗(yàn)積累才能搞定高頻變壓器的問題,學(xué)生就不用說了,而且電賽電源題每年的指標(biāo)都在不斷提高,高頻變壓器的確是個(gè)難搞的問題。這個(gè)時(shí)候想想,是BOOST的話,又不是大功率(電賽這種100W一下的根本算不了什么),什么電磁干擾之類的很小,其實(shí)無需隔離設(shè)計(jì),因此是不是可以忽略變壓器呢?當(dāng)然輸入的什么工頻變壓器和自偶變壓另當(dāng)別論吧。
然后再來關(guān)注一下1W的LED發(fā)光管?這個(gè)時(shí)候很多人都能想到LED照片供電,這個(gè)時(shí)候再打開推薦的芯片TPS40210的芯片手冊(cè)看看應(yīng)用吧,如下圖可以見:
大家看到應(yīng)用那塊,第一個(gè)就是LED照明了,剩下的兩個(gè)工業(yè)控制和電池電源系統(tǒng)忽略掉,繼續(xù)往下翻芯片手冊(cè)可以看到官方提供的LED照片參考電路,如下圖:
就是這個(gè)圖,視乎能夠感受到越來越多的出題線索和思路。再具體看看電路的核心組成吧,窗簾了這么多的LED并且有采樣電阻RIFB,官方提供的設(shè)備開始漸漸對(duì)應(yīng)上了,此外很明顯需要對(duì)輸出電流進(jìn)行采樣反饋。這個(gè)時(shí)候我們?cè)诨厝タ纯赐扑]芯片里面還有兩個(gè)沒有提到但是似乎比較重要的芯片就是電流檢測(cè)芯片INA210和INA282,這兩個(gè)芯片是兩個(gè)高精度,零漂移的電流分流監(jiān)控器。
從電流分流監(jiān)控器開始的需要一些細(xì)節(jié)分析,然后還有一個(gè)設(shè)備儀器給出來的是3A/30V雙路穩(wěn)壓電源(可并聯(lián)),這里開始小弟也闡釋著猜,連個(gè)電流監(jiān)控芯片單純?cè)贚ED電流反饋環(huán)路上做文章是不是還是有點(diǎn)不太那么讓人歡喜呢?3A/30V雙路穩(wěn)壓電源是實(shí)驗(yàn)室常見的電源,但是官方特別標(biāo)注了可以并聯(lián),重點(diǎn)不是可不可以,而是并聯(lián)兩字,單純的說給BOOST輸入端并聯(lián)加大功率是不是還是過于簡(jiǎn)單的想法了,有沒有可能是兩個(gè)相同的BOOST LED照明系統(tǒng)的電流監(jiān)控控制呢?雖然說有點(diǎn)像11年的負(fù)載均分那道電源題,但是實(shí)際上也是相差很大,也算是有點(diǎn)合理吧,為什么呢,有一些可以支持的就是,從11年的題有精度要求把,但是從今年提供的數(shù)字萬用表來看,咱們想想,才3位半呀,說什么也不能使什么高精度吧。
說道精度,還可以說說電源的要求問題,如果不是高精度要求是不是大功率?3A/30V雙路穩(wěn)壓電源兩路并聯(lián)的話相比以往任何一年來說確確實(shí)實(shí)是大功率了,180W? 支持這一點(diǎn)的還有一個(gè)線索就是提供器件設(shè)備里面的大功率三極管或MOS管(6A)。雖然說學(xué)生們?cè)谑褂肕OS管的時(shí)候一般都是隨便找個(gè)常見的什么540呀640呀之類的上百安電流的MOS管進(jìn)行大材小用,但是官方肯定不是隨隨便強(qiáng)調(diào)的6A呀,。
結(jié)合上面一下我們?cè)倮^續(xù)看看我們之前先不管的那些推薦芯片,我們這個(gè)時(shí)候看看推薦使用的MOS管CSD19535KCS,這個(gè)管子的參數(shù)可不一般,導(dǎo)通電阻RDSON和充電電容CGS都還是不錯(cuò)的,在上面提到的大功率基礎(chǔ)上又可以聯(lián)想到高效率這個(gè)問題,3位半的萬用表不測(cè)量精度,但是沒說不測(cè)效率哦,對(duì)LED照明了解比較深入的朋友們比較清楚,如果是寬電壓輸入范圍內(nèi)的LED照明電源,保持很高的效率的話確實(shí)也是個(gè)難度,對(duì)不對(duì)?
現(xiàn)在提到效率這個(gè)問題,既然要求高效率,那是不是應(yīng)該對(duì)電路的重要消耗功率的器件和回路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)呢?BOOST電路,高效率的話我們首選的就是同步整流方式了,既然主控芯片沒有提供專門的同步驅(qū)動(dòng),但是我們?cè)诳纯打?qū)動(dòng)MOS管的驅(qū)動(dòng)芯片吧。TPS28225DR和UCC27211DDAR這兩個(gè)都是具有高端和低端的半橋驅(qū)動(dòng)芯片,驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)(這里特別是對(duì)一些大一大二的同學(xué)們提個(gè)醒,MOS驅(qū)動(dòng)芯片手冊(cè)上只是接了個(gè)電阻直接驅(qū)動(dòng),大部分大功率場(chǎng)合是不行的,小功率并且驅(qū)動(dòng)輸出較強(qiáng)的芯片還可以)。其中TPS28225DRR的芯片手冊(cè)里面就具體應(yīng)用到同步整流場(chǎng)合,并且給出了參考電路。這一點(diǎn),歡迎各位提出寶貴意見和看法。
到此,小弟的看法差不多了,重要的都提到了,沒提到的就是幾個(gè)推薦芯片,一下簡(jiǎn)單說說,因?yàn)檫@幾個(gè)芯片并不是重點(diǎn)。
第一個(gè)就是降壓的線性電源,是不是可能給電流檢測(cè)芯片供電呢?這樣的話能夠保證芯片更加穩(wěn)定準(zhǔn)確。
第二個(gè)就是內(nèi)置了MOS的開關(guān)電源芯片TPS5430和TPS5652,這兩個(gè)片子尤其是5430大家都用爛了,怎么用的話自然不用多說了。
以上全部都是個(gè)人看法,時(shí)間和能力十分有限,說錯(cuò)的地方很多,歡飲大家指出糾正和批評(píng),同時(shí)提出自己寶貴的看法和分析意見。小弟再次替廣大做比賽的本科同學(xué)們謝謝各位電源友!
2014年TI杯電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽推薦芯片列表.xlsx