本帖最后由 独孤垂钓2003 于 2023-10-15 14:01 编辑
编辑不了了，继续：
------------------------ 正文 -----------------------------
栅极负压供电打样了四版之多，历经的硬件实现方案包括但不局限于：SEPIC可调负压输出，SEPIC可调负压+线性跟随输出，隔离电源浮地高压运放等等，而之所以说是一个悲伤的故事，是因为每一版的电路单独测试的时候都是正常达到设计要求的，而等到集成到完整的电路中进行完整电路的PCB打样和SMT之后，发现栅极负压供电总有那么点不太对。。。。。。所以，单独的栅极电路打样做了四版，而她也废掉了三版完整电路的PCB打样和SMT，每次完整电路的PCB和SMT打样可是价格不菲哇，那时候的我，几乎已经肯定快要到崩溃的边缘了。。。。。。
好在没放弃，为了心中的那一片“白月光”，我必须要坚持，坚持再坚持。。。。。。
第四版的打样电路中，在把辅助电源，灯丝电源，栅极负压电源和一个管座设计成一起后进行实际测量才找到了问题的根源。So，还是略微感叹一下，产品的研发，真的不能有一丝丝的侥幸心理和想当然哦，仿真和理论，有时候真的需要边上晾一晾，毕竟实操才是王道哇。最后的结果是，只能毅然决然地放弃了-200V的最大栅负压设计，理想很丰满，现实有点骨感，乖乖的，没有一丝一毫犹豫地,直接采用成熟的高压运放，将指标降到了-120V的最大负压设计，好像，应该估计也是够用了。。。。。。
辅助电源，灯丝和栅极负压电路验证版：
2.4 高压电源设计
程控可调高压源设计是这个产品设计中的重中之重，本机设计了两路完全一样的高压源，最高750V，最大电流500mA，最小步进控制1.0V，0V起调，全范围输出电压误差小于0.5V。 电路采取SEPIC拓扑，纯硬件PWM控制器负责开关电路的脉宽调制和环路控制，实现从输入+24V到输出0-750V全范围的精细调压。而MCU需要做的，就是通过DAC输出一个参考电压给PWM控制器，即只是发出了一条指令然后检查结果，全程不参与调压的具体执行过程，纯硬件控制保证了电源的输出稳定，响应快速。这个方案的难点在于需要非常仔细的计算和调整环路参数用以匹配主拓扑中的MOS，续流二极管，电感和输出电容等电力执行器件，因为这么宽的输出电压范围对环路参数的频响设计还是有相当大的挑战，必须要满足稳定，快速和宽输出范围的变态要求。这个时候，估计应该会有些人可能会蹭地跳出来质问，为什么多此一举的每路高压电源要用硬件PWM控制器和环路控制，用MCU直接输出PWM控制输出电压不香吗？OK，看官，莫急，且听老衲慢慢道来。。。。。。
目前就开关电源行业来说，有两种主流设计，一种是用传统的PWM控制器作为核心附以精心调制的环路参数来实现无软件参与的纯硬件控制的输出电压固定的开关电源，这类是目前开关电源市场份额中的大头，基本在各行各业中都能够看到；另外一种设计就是所谓的高端“数字电源”，普遍采用DSP芯片作为PWM发生器和环路调节的PID控制器，实现可调输出电压的开关电源。此类电源基本用在新兴的高端市场，在传统行业中基本难觅踪影。
在输出电压可调的开关电源市场，除了高端的纯“数字电源”之外，还有一种通用MCU + 传统硬件PWM控制器的方案也备受追捧，后者可以用更低的软硬件成本来实现与纯“数字电源”相媲美的性能，而在多路输出的应用场景中，这种方式比纯“数字电源”还具有更好的稳定性和灵活性。因为纯“数字电源”的DSP在处理多路PWM和多路环路调节场景的时候，对软件的设计和实现要求会非常的高。所以老衲在本设计中呢，显然用MCU + 传统硬件PWM控制器的方式会更具有优势。毕竟在本设计中还有许多的通讯，检测控制等管理功能需要MCU来操心呢，而不仅仅是位了设计一台多路可调开关电源。
回过头来再讲讲采用通用MCU作为主PWM控制器并处理环路响应进行PID调节的设计方案，目前来说除了一些DIY爱好者在倒腾之外，鲜有工业级的应用，其根本原因在于开关电源的环路调节对实时响应的性能要求非常高，而通用MCU的代码执行效率实在太低了，即便AD转换的性能可以达标，而软件的PID算法也很难达到环路实时控制的性能要求，单路尚且如此，同时要处理多路呢？没有并行处理能力的通用MCU，如何应付？所以此类电源的稳定性基本无法满足工业级的任何应用，因为如果电源的输出出问题了，对后面的负载将是毁灭性的破坏，DIY玩玩折腾折腾还是无妨的，做产品，还是别。。。。。。
所以，还是那句话，让专业的人去干专业的事，让通用MCU去干DSP的事？听老衲一句劝：悠着点，还是别玩得那么”花“。。。。。。
高压电路验证板：
2.5 主控模块设计 主控模块，主要说的是两颗主要器件及其周边配套，一颗是32位的ARM M3内核的MCU，此类MCU在国内市场可以说是处于百花齐放，百家争鸣状态，各种XX32 MCU的推出让人眼花缭乱，应接不暇。所以需要擦亮眼睛仔细甄别，挑选符合自己产品设计需求的。。。。。。老衲呢，算是掉了几回坑啊，差点推倒重来了。至于51内核的MCU呢，应该必须进历史博物馆了，这年头的新设计如果还选用51内核，哪怕是32位的，那真真是叫匪夷所思的芯片选型了。 ADC部分使用了MCU内置的12位ADC，校准后可以满足对最小电压精度要求的测量，对于电流测量，则增加了一块PGA，针对不同的电流量程自动配置增益，保证大范围电流量程内的精度要求。DAC选用了专门的12位DAC芯片，配合软件闭环控制，对0-750V输出范围内最小1V步长的调压需求，不能说绰绰有余吧，也应该可以说毫无压力。。。。。。
主控模块的另一颗主要器件是WIFI/BT接口，这个选择同样很多，各个厂家提供的解决方案都大差不差，所以选个自己熟悉和擅长的芯片或模组来用就行，这个硬件选型没啥纠结的，关键是软件这个核心的设计与实现。
好了，写到这儿，第一块完整的板子必须要出现了，这是一块包含了整机电源，四组独立程控电压源和控制模块/网络接口的核心板。Duang，Duang，Duang，上场吧您哎。。。。。。
| 
发表于 2023-10-15 00:45
楼主
做这玩意确实比较巨坑
