挖呀挖：發(fā)現(xiàn)一粒新能源IC

本次與大家分享的是世健和ADI聯(lián)合舉辦的《在ADI電源產(chǎn)品的花園里“挖呀挖”》主題活動的三等獎文章：《挖呀挖：發(fā)現(xiàn)一粒新能源IC》及作者獲獎感言。

獲獎感言

挖呀挖：發(fā)現(xiàn)一粒新能源IC

★

三

非常感謝世紀(jì)電源網(wǎng)、ADI和世健舉辦的技術(shù)分享活動。感謝網(wǎng)友的支持讓我有幸獲獎。能源是所有經(jīng)濟(jì)和人文活動的社會基礎(chǔ)，小電源及控制、取樣輸出同樣是大電源可用的根本。一個靠譜和可靠的功能電路是何其重要。有幸參加這次活動，向大家展示了更多的可能。展示了在線輔助與EDA/專業(yè)軟件支撐下的設(shè)計(jì)、仿真技術(shù)工作路徑。相信這次分享，對業(yè)界影響是深遠(yuǎn)和深刻的。

作者：xkw1cn

所在行業(yè)：電源

應(yīng)用領(lǐng)域：新能源與消費(fèi)類

案例名稱：48V PV發(fā)電與儲能系統(tǒng)在電動車上應(yīng)用

ADI電源產(chǎn)品：開關(guān)穩(wěn)壓器 & MCU、在線輔助選型和仿真工具

ADI電源產(chǎn)品型號：LT8491、MAX15062A 、LTpowerCAD 、ADUC847

今天給大家分享的是使用ADI的電源產(chǎn)品進(jìn)行在線輔助選型及仿真設(shè)計(jì)工具，以及開關(guān)穩(wěn)壓器 & MCU實(shí)例應(yīng)用。

案例資源包括：LT8491、 MAX15062A、 LTpowerCAD 、ADUC847。

按照數(shù)據(jù)表顯示，本產(chǎn)品最高80V工作電壓，按電動車和房車來講，太陽都能使其發(fā)電，這樣豈不是正好？

48V、16A、768W也沒有任何問題。

如果以車頂帆板面積3平米，日照量為80%基準(zhǔn)，實(shí)際發(fā)電600W+，每天發(fā)電8小時，日電5度。一百公里耗電15度，陽光每天賜予33公里行程。16公里行程的話，那電動車是否基本不用充電了呢？

現(xiàn)在的PV已經(jīng)高效了很多，基本達(dá)到了270W/m2。普通家轎車頂差不多三個多平方。

房車大得多，差不多六個多平方?；緣蚩照{(diào)使用，這種情況放在以前是不可想象的事情。

所以PV板，跑腿不夠，但是通勤卻是足以的。如果允許電動自行車有雨棚。雨棚頂面設(shè)計(jì)成0.7平方，大約有150W發(fā)電量。

某跑腿有一電動自行車；按百公里耗電2度，時速25公里/小時，跑8小時，需要耗電4度。

安裝PV板，8小時發(fā)電1.2度。那么小哥需要攜帶2.8度電。折合48V、55AH。

大家看，這是一粒很典型的集成IC。從框圖看IC包括了MCU和模擬功率電路。為應(yīng)對3.3VMCU內(nèi)核，IC內(nèi)集成了3.3V。顯然基于48V功耗考慮，很有必要外嫁DCDC，也便于后期加MCU。

考慮48V系統(tǒng)，設(shè)DCDC實(shí)際工作范圍：最高51V，最低20V，未來采用ARM0 MCU負(fù)載電流150mA。

取DCDC電路：輸入DC20～60V，輸出3.3V 200mA。

挖到此電路，大家感覺如何？

原理檢驗(yàn)先仿真，ADI也有在線仿真，并且工具十分齊全。

作為資深玩家，必須有御用工具；仿真，必須是真的。

LT spice 4.231版本為正版老物件。面對這些常用件，需要自己加庫。

我們一起“挖呀挖”，探獲寶庫一枚！ADI官網(wǎng)有很多輔助設(shè)計(jì)軟件，大家可以前往此鏈接探索：https://www.analog.com/cn/index.html

貌似數(shù)字、模擬、系統(tǒng)、電源等都有，還有開放式軟件，讓我們來試驗(yàn)一下。

對于電源，LTspice 和 LTpowerCAD 哪個好用？我們來進(jìn)行一下對比：

果然一個易用，一個深邃，看著想都試試呢。

我們看看LTspice，有XP、7/8，等多個版本。

“深挖” 總有驚喜！ADI官網(wǎng)還有原件選型工具可用。

此處附上選型鏈接：

https://tools.analog.com/cn/eesi ... amp;performance=Bal

CAD入載成功。

CAD界面首頁：

自動設(shè)計(jì)：

八大塊之第一DCDC點(diǎn)開截圖：

輸入48V轉(zhuǎn)3.3v要求后：

有了解答方案，仿真需要注冊。

第二塊：System design。

第三塊：Simulation——LTspice，原來核還是V4.231。

第四塊；打開文件按鈕。功能正常，略。

第五塊，EE-Sim 貌似再次遇寶。

輸入48V參數(shù)后，還有瀏覽器要求。

毫不猶豫的安裝好了火狐瀏覽器，忙了幾天做軟件更新：

肉眼可見的增加了很多庫。

BUCK仿真與實(shí)物基本一直為3.3V輸出；200mA輸出效率大約83%。

ADI不僅有電源芯片運(yùn)放同樣有擔(dān)當(dāng)。

僅音響而言，經(jīng)歷LM324、NE5532后，第三代運(yùn)放皇就是LT1057。

這是一款JFET輸入低噪音低失真運(yùn)放，帶寬5M。

相對第二代運(yùn)放皇的集成自抑制噪音網(wǎng)絡(luò)，這款運(yùn)放更高共模反而帶來了通透和直率。

2000年時，這粒運(yùn)放價(jià)格高達(dá)3位數(shù)。妥妥的性能價(jià)格雙皇。當(dāng)然，打敗自己的往往是自己。AD844成了第四代王。

這是第四代王的理由：

這種感覺就是常說的“音源定位”清晰。閉眼辨別人聲、樂器聲等等演奏發(fā)聲位置。人耳無法識別聲的相位，但多通道干涉卻是可感覺的。運(yùn)放內(nèi)阻導(dǎo)致的失衡確實(shí)是實(shí)在的感受。

正在此時發(fā)現(xiàn)一組可以做電源的，安全的8052單周期核。

這兩天試著用8052做PWM輸出，還不錯。66kHzPWM控制基本完美。ADI產(chǎn)品精致簡約，另人記憶深刻。對于低壓DCDC，做案子的核心只有兩個：熱和寄生參數(shù)。轉(zhuǎn)化后的俗話：元間距離放開點(diǎn)，以便散熱 vs 元件距離盡可能靠進(jìn)，以便減少寄生參數(shù)。所以，工程師實(shí)際上是在工藝可接受范圍上，將上面兩個限制平衡。

關(guān)于電阻電容，大家覺得電源中的它們，是如何發(fā)揮屬于它們最佳效果的呢？

關(guān)于貼片電容，有X7R/X5R/G0...對于不同介質(zhì)，除了溫漂等普遍參數(shù)，還有個特別問題：電容承受電壓越高，電容衰減越多，甚至可以達(dá)到50％。所以，對于貼片電容以，不建議用到額定值或需要計(jì)入高壓狀態(tài)下的實(shí)際容量。

附上電壓與各種介質(zhì)的額定容量關(guān)系曲線，供使用參考。

交流皆如此：

尤其選用低壓大容量電容，必須看清楚材質(zhì)、型號。80％衰減可能迭出安全穩(wěn)定工作區(qū)域。

在此提個問題：對于貼牌電容，為什么會產(chǎn)生如此效應(yīng)？大家可以提出自己的看法。貼片電容，極間絕緣介質(zhì)僅1微米左右，分子個數(shù)變得有限。不知道大家是否有所想法呢？

本次分享就到這里了，有想法的各位同行們可以交流一下呀。