一个M8V7的短路恢复电压过冲问题的解决方案（升级为V7.22）

cdhigh

GandF的M8 V7.20 增加了电压缓启动，但是并不能消除短路恢复后电压过冲问题。

条件有限，没有示波器，只是使用一个有MAX记录的万用表进行测试，测试结果是大约过冲为电压跟随小板的最低一级输出电压值。
我使用继电器切换变压器，第一档为7v，如果我设置M8电源输出电压为4V，则经过多次短路测试，恢复时最高电压大约可以冲到7V。
所以如果你使用KIC-125，压差设置为3V，则一般情况下你不需要担心电压过冲问题，因为最高过冲脉冲峰值为3V，
如果你设置的电压大于3V，则过冲脉冲峰值不超过你设置的电压，这样是安全的。
但是如果你使用的是变压器继电器切换绕组，则要注意了，最好单独设置第一档为3V以下(增加一个超低压绕组)，
这样可以保证不烧手机等电器。

总的来说，这个不算是软件的BUG，因为短路时M8输出的PWM基本没有变化（PWMA点）。

我经过测试实际电路的一些电位，简单分析如下，如果有错请指正：

短路时DCGND相对于MCU的GND来说电位抬高，TL084的10脚电位升高，
导致8脚输出4.6V高电平，此电平让调整管可以完全饱和导通,
但7脚为低电平（不是零，我的测试是大约1.3v，根据短路电阻值不同则电压不同），
因D61的存在，由7脚控制调整管的基极电流，实现输出设定的电流，一旦短路消除，则7脚恢复高电平，
由8脚控制调整管，记住之前8脚的高电平是可以让调整管完全导通的！

所以短路恢复的一瞬间实际上是输入直通输出的！相当危险！

我尝试了修改电路，但本人电路水平不够，搞不定，
再结合GandF的实际测试图：上电没有过冲脉冲，只是短路恢复有过冲脉冲，

上电（GandF的原图增加标识）：


短路恢复（GandF的原图增加标识）：


所以。。。
我采用的解决方案为

增加电源的短路打嗝保护

具体实现为一旦发现短路，则立刻关闭电源输出，1S后再打开，
发现还是短路则再次关闭，如此反复。
烧写了更新程序后，使用有MAX记录的万用表反复测试二十分钟的短路恢复电压，证实问题得到解决！

当然，这个测试是很不严谨的，要使用示波器，但是我没有，看有没有坛友帮忙测试。

增加了电源的短路打嗝保护也有缺陷：没法烧机了（通过故障电路板的发热点来寻找短路故障点）。
所以我又在设置菜单（校准菜单）里面添加了一个开关来选择是否打开打嗝保护功能。
需要烧机时关闭此功能即可。


注意：
1. 因为V7.22新添加了配置选项，使用此版本需要重刷EEPROM，重刷EEPROM意味着需要重新校准。
2. M8的空间不够，为增加打嗝保护功能，只能忍痛删除串口输出功能，坛友自己抉择吧。

M8V722_HEX.rar (16.16 KB, 下载次数: 29)

2021-5-10 03:42 上传

点击文件名下载附件

#V7.22
  1. 增加短路打嗝保护功能，消除短路恢复电压过冲问题，
     可以在启动时按住编码器开关设置是否开启（默认开启），使用此版本需要重刷EEPOM。
  2. 因空间不够，只能删除串口输出功能。

#V7.21
  1. 修改编码器时灵时不灵的BUG
  2. 修正因编码器兼容性问题导致的有时候不能自动锁按键的BUG


后话：我还有 三阿哥 的模拟稳压电源，非常好用，怎么测试都没有电压过冲问题，稳如泰山！

小林电子

楼主精益求精！M8V7有2004屏的。

sln.1550

这个问题我也碰到过，见我2016年发的帖子《小改M8数控电源》。当时研究的结果是短路恢复后的脉冲宽度是由整个运放反馈环路的带宽所决定的，但是脉冲电压的高低实际上与输入电压有关系，因此解决这个问题从这两方面入手。
可以选用高压摆率的运放；或者在短路的时候降低输入电压。这个问题应该是只能改善，不能根除。
其中第二个方法也是目前比较流行的M8V7采用电压跟随器的原因之一，如果选择合适的跟随电压应该会对降低短路恢复脉冲电压有很好的效果。

zhqsoft

还有电压调整越高。底数电流越大的问题。
应该是一个电阻引起的。M8校准电流的时候使用的是相同的电压输出。校准的是该电压下板端电阻回路的电流。实际使用电压设置过高板端电阻又是不变的。导致电流底数剧增。
如果校准的时候大电流用时高电压输出。这样校准应该就能抵消电阻的影响。

cdhigh

sln.1550 发表于 2021-5-11 00:28
这个问题我也碰到过，见我2016年发的帖子《小改M8数控电源》。当时研究的结果是短路恢复后的脉冲宽度是由整 ...

是的，这是此电路的一个缺陷，反应不够快。
既然如此，我还是怀疑它能否有效滤除前级开关电源的高频噪声。
只有我一个人对［开关电源+可调DCDC+线性电源］的结构表示奇怪吗？
KIC-125直接一个电位器一个数显电压电流表不就可以了吗？性能应该能满足一般需求，如果它不能，估计再加一级M8也不能。
所以我选择变压器做前级，继电器切换绕组。

要彻底解决需要修改电路。

我的软件解决方案不算彻底解决，只能说规避，但是还有一个额外的好处，不拍鳄鱼夹短路了，之前不注意，偶尔两个鳄鱼夹碰到一起很长时间，线都烧软了。

cdhigh

zhqsoft 发表于 2021-5-11 06:40
还有电压调整越高。底数电流越大的问题。
应该是一个电阻引起的。M8校准电流的时候使用的是相同的电压输出 ...

GandF这样设计是不是有他的考虑？要分析清楚才能修改，否则说不定会改出更多的问题。

sln.1550

cdhigh 发表于 2021-5-11 19:01
是的，这是此电路的一个缺陷，反应不够快。
既然如此，我还是怀疑它能否有效滤除前级开关电源的高频噪声 ...

高频噪声需要低ESR的滤波电容来过滤掉。线性和开关电源的优缺点都说了很多年了，主要线性电源比开关电源天然噪声就是小，还有就是线性电源的好处是反应快，稳压和限流迅速，但就是功耗大，所以加DC-DC前级跟随，降低了功耗，所以这样的方案结合了两种电源的优势。

你那个方案我个人感觉不是很好，很多时候就是需要低压大电流，类似于短路的场景，但是不能断电。

sln.1550

zhqsoft 发表于 2021-5-11 06:40
还有电压调整越高。底数电流越大的问题。
应该是一个电阻引起的。M8校准电流的时候使用的是相同的电压输出 ...

没有看到你说的这个电阻，在M8v7的电路里，电流检测运放的输入只接了一个3M左右的电阻到2.5V基准电压，其他没有电阻接到Vin啊？

cdhigh

sln.1550 发表于 2021-5-12 00:21
高频噪声需要低ESR的滤波电容来过滤掉。线性和开关电源的优缺点都说了很多年了，主要线性电源比开关电源 ...

你说得就相当于我说的烧机，我也需要时不时烧机，所以加了一个开关来选择开启还是关闭。
话说如果没有这个短路保护，我根本不敢用它，测试手机时两个鳄鱼夹碰到是大概率事件。
除非有其他更有效的解决方案。

zhqsoft

sln.1550 发表于 2021-5-12 00:27
没有看到你说的这个电阻，在M8v7的电路里，电流检测运放的输入只接了一个3M左右的电阻到2.5V基准电压，其 ...

这个电阻。因为电流校准的时候使用的是最低调整电压，大概4.2V.这个电阻大概消耗0.7ma电流计算在校准电流里抵消。。。。、
校准完成后随着设置电压的提升比如20V.。这个电阻就有4.1ma的电流消耗。程序里抵消了0.7ma。。。所以就在屏幕上显示了3ma多的底数电流。
所以就不难解释M8设置电压越高。底数电流越大的毛病了。