经验｜作为一名工科女生的工作笔记

2012.06.15

触摸屏的程序要过来了，下载成功，西门子PLC S7-200程序还在里面无需重新下载，实验箱也安装好，找了个电容管理板，跟新做的一批略有不同，即PT100测温输入功能基本无效，这个是测环境温度的，做boost实验时应该也不是很必要。实验完成后，应该要做个文件归档和软硬件说明文件、操作方法。

明天准备充电、实验，测boost的波形，希望一切顺利！ 

做了空载和120Ω负载试验，不过看波形有点怪，空载运行时三个电感电流有负值，理论上应该是零，不知是探头操作问题，还是系统的动态特性如此，而120Ω负载时，电流波形呈现包络谱状，boost噪音很大。母线电压、IGBT的CE电压也有大尖峰值，why? 明天换几个点测试看看。

用录波仪代替示波器测试：空载、100Ω、45Ω负载，噪音很大，尖峰值也很大(带负载时)，空载时，无尖峰电压，不过电流仍然不知为何是负值，换了一个罗氏线圈测电流，现象依旧，理论上boost的电感是不可能流过负的电流值的，why？ 

测出的电感电流为负值的原因：不能用罗氏线圈测这种长时间的DC电流，罗氏线圈会饱和，由于罗氏线圈采用Current Transform技术，只能测短时电流，尤其在测试脉冲电流时比较有优势，比如用于IGBT的双脉冲测试使用罗氏线圈，正是因为罗氏线圈高频响应做得比较好，而直流电流应选择基于霍尔原理的电流探头进行测试。

测了几组波形，包括30Ω负载，输出电压都不够理想，出现在开关器件开通关断瞬间的高频尖峰值都很大，偏离直流值约200V左右。测了几次后控制板开始报故障，把控制板拆下来测试没有问题，发现是为控制板供电的电源板出问题了，电源板是基于反激拓扑的开关电源，输出的+15V、-9V呈现规律性波动，如同打嗝一样，拆下来测了两天，测了每个关键点的波形，应该就是论坛上所讨论过的打嗝保护，可是就是一头雾水，不知原因何在，应该说电路是成熟的，做了那么多实验了，所以应该是有元器件损坏才造成这样的打嗝保护，继续找！

PS:后来测试过程中把MOS开关管和电流采样电阻都弄坏了，都换掉了并且换了UC2842芯片，板子正常工作了，但是至今也不知是什么原因造成的。发现开关电源的调试中经常出现一类问题，即知道故障源在哪边，换掉就OK了，但是却无法定位故障原因。

在H总的建议下，用+16V电源直接加到UC2842的Vcc处，UC2842起来了，输出却基本是高电平，偶尔会有一个下降脉冲，确定不了是什么问题，把+48V电压也加上去了，一阵火光，电流采样电阻烧掉了，其实应该想到电阻会烧，UC2842的脉冲输出管脚保持高电平即MOSFET处于常开状态，此时加上的48V电压便是加在0.22Ω的采样电阻两端，这么小的电阻自然会烧掉的。

电流很大，导致MOSFET也损坏了，栅极和漏极短路，UC2842也完全不正常，今天一天就在维修这块满目疮痍的电源板，拆掉原先的直插UC2842，由于公司只有贴片的UC2842，只好用导线将之焊接相连，拆换MOSFET，MOSFET还是ls帮忙拆下来的，我畏首畏尾拆了半天，又担心把板子烫坏了，一直也没拆下来，也许正是因为如此，效率才如此低

☹☹☹现在对开关电源真的是一头雾水，原来那么多不明白。

电子元器件供应商承诺上周到的DIP-8 UC2842芯片今天还未到，打电话咨询，得知芯片还未发出。下午，为了确保他会按时发货，我再次打电话咨询，得知货还未发出，虽然他说晚上下班前发货是一样的，但我明显已不信任他的话，有点火，他也给出了几个解释。是的，每一件事情的存在，都可以有非常合理的理由。但是，我气愤的是他没有按他所承诺的去做，我介意的不是时间长短，而是他应如实地告诉我，而不是事后貌似如实的解释，我表达了这个意思，可能有点咄咄逼人了，同事说像领导训话，反思了一下，我的表达可能是过于尖锐，怎样做才能表达清楚自己的意思而又不让人觉得尖锐难接受呢？

转正答辩时有几个问题回答地不到位，虽然只是走个过场。

问题1：“那你认为改版是成功的还是失败的？”

我非常直接地回答了，是失败的，这也许真的是大忌，应该这样回答：“它是可以应用的，但相对来说，性能不够理想，也会增大临界情况时的风险。”

问题2：“变换器工作频率的选择，为什么是10kHz，能不能大或者小？”

回答的时候，我只知道频率太高的话，系统损耗过大，而且IGBT有上限频率的限制，无法做到太高的频率，却没想过频率太小会怎样，其实切到前面电感参数选择原则看到纹波系数才想到讲频率越小，纹波系数越大。刚才看书《精通开关电源设计》P12的一句话可以解释频率的问题，下面不做全部段落的摘抄，只写了结论：频率太高为什么不好？损耗几乎与开关频率成比例增加，频率太高会导致严重的电磁干扰现象。人们为什么又追求高频率？使变换器工作在超过人耳听觉范围的频率，电抗器不至于发出影响人的噪音，能够最大程度减少电源中器件的体积，增强电源的环路响应。

DIP8 UC2842昨日下午到的，焊到电源板上，重新装到Boost上进行测试。

空载测试，分别用两个隔离差分探头测输入电压ES和输出电压DC，霍尔电流探头测一路电感电流 (100:1 200:1 10mV/A)，测得的输入电压ES不太正常，在Boost启动时，存在大幅度振荡，换了10:1的Yokogawa普通探头测ES，其他不变，测得的ES波形在启动时虽有振荡，不过幅度不大，在安全范围内。

选择探头是一件很重要的事情，已经有两次是因为选择了不恰当的探头而造成问题。可是探头的选择到底应该考虑哪些因素呢，难道只能吃一堑长一智？

今天测了120Ω负载，40Ω负载，其间发生点意外，把一个100Ω/2000W的电阻烧断了，有明显火花，原因是放置电阻的时候将两个电阻挨在一起放置了，导致其线圈接触而短路，原来这样的大功率波纹电阻外部是没有绝缘保护的，其线圈都是直接**的，外面只是刷了一层薄薄的漆，不清楚是否是绝缘漆，从而易于散热。不过测40Ω的电阻时，用的两个2000W/20Ω的电阻，实际在电路中的功率为(500/40)^2*20=3000W,也许因为这样，波形后半段有点振荡。

汇报Boost学习情况两个星期没有记录啦。坚持真的完了，勉强可作我计算和仿真的参考，接下来的一周围绕相关项目要用的几种电路板进行的，做了每种板子的接口图交给电气部以便于他们绘制电气图、做清单，另外将电路板的测试文件、三防漆喷涂规范等相关文件定稿交给生产部，同时指导他们进行前期测试。boost控制板、电源板、电容并联板、超级电容管理板、二极管板共五块板子，想起来，真的花了不少时间整理相关的文件。如果，花的时间真的有所值得也就罢了，事实是浪费了很多时间。首先是boost控制板，一共9块，测试测了也至少有三次，第一次纯粹是练手，是为了完成测试报告的编制，还是刚来公司那会H总安排的这个工作。后来今年说要推这个项目，我又拿出来测了一遍，发现有部分板子上的UC2842无法启动，感觉应该是启动电路上的稳压管有问题，不过也不确定，隔了几天又恢复正常了，也就没有继续查下去，然后又想要老化，所以老化完又要重新测试，其间对控制板各个细节都测过了 (PS: 后来又测过好几次，事实证明，测得还不够细致和深入，以及没有做好详细的测试记录工作)，感觉记忆不太够用了，板子上的参数总是算了好几遍，要用时又忘记。然后是与生产部的交接文件，整理了好几次，当然也是因为我对板子的前因后果掌握得原本就不清楚，说到这个交接工作，及其痛苦，每次与XX交涉都感觉要被逼死似的，好像测试电路板不是他们的工作，而是我有求于他们似的。很早之前就专门整理好文件要交给他们，他们因为公司没有将该项目提到日程上就不了了之，之后，开始提这件事，又开始说时间不够之类的话。看来公司真的是一切都主导研发，生产越来越强势。

好吧，回到boost，上周汇报工作被W总教育加批评了两个小时，我开始认真分析boost的主电路传递函数，突然明白自己之前做的一切都像囫囵吞枣，结果搞得堵住了，咽不下去也吐不出来。以前只关注电流闭环的等效传函，也根本不明白为什么要加反馈补偿，通过用Mathcad画boost主电路传递函数的波特图，那些公式终于不再只是公式了，对我而言，书上的推论和公式都是对理想boost建立的。我把电感直流电阻和电容的ESR都加进去，推出了比较接近真实的传递函数，说起来算了两天的时间呢。算得脑子里全是那个分数式子，把波特图导进去后，才发现这些杂散参数的意义，其实改善了传递函数的性能，而不是泛泛而谈的有害。当然太大肯定是无益的，电感直流电阻太大会分掉电感上的电压，这样在保持Vo不变的前提下只有增大占空比，而我们目前的应用下占空比其实已经很高了。电容的ESR太大，输出电压的纹波会相应增大，因为在开关关断时，电容会通过一个大电流，Vo的纹波就与ESR直接相关，同时电容的损耗和寿命都与此相关。

总结来说，电感的直流电阻和电容的ESR改变了Gvd Gvg等传递函数的零极点特性，改变了品质因数Q值，这个值对传递函数非常重要。

2012.08.29

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