高速信号处理时，如何控制开关稳压器的脉动？

本文介绍最新的开关稳压器解决方案。开关稳压器纹波电压公式在数字电路处理高速信号时,抖动的要求规格也变得严格,因此,需要减小影响抖动特性的脉动电压。这次,为了将影响抖动特性的开关稳压...

PMSM和BLDC电机的基础知识

汽车悬挂的基础知识

电路设计中，Type-C口还不会使用？

喜欢DIY的小伙伴对于接口方面的选择，相信Type-C接口占比一定不会低，但苦于对C口的知识点掌握不够，怕在使用的过程中出现设计上的错误，那今天核桃就和大伙好好聊一聊C口。 核桃个人在设计的时候也是比较喜欢使用Type-C接口，特别是一些小体积的DIY设备，主要考虑到以下几个因素： （1）现在很多的设备都是采用Type-C接口，对于充电线和数据线基本都是C口，随便都能找出一根C口的线来给DIY的设备进行充电，非常方便。 （2）在同等体积小，支持的功率能去到100W都可以，相比其他接口优势明显。 （3）采购方便，随着日常设备的大量使用，C口的采购的是非常方便的。 （4）资料多而且丰富，遇到问题网上一查很多都能解决，对于开发比较友好。 （5）使用时不用区分正反面，使用更加方便。 在DIY中，我们用的最多的就是Type-C母座，平时接触的手机充电线上面的是公头，如下图所示： 母座 公头 我们接着看一下母座和公头的管脚（24Pin）定义： 母座引脚定义 公头引脚定义 在很多DIY中很少用到全功能的Type-C母座的，故很多厂家就推出了16P，14P，12P，6P的Type-C母座，其中最为常用的就是16P，本文就以16P来展开，其他的P数C口大同小异，这里通过一个表格做一下简单的区分。 可以看得出来16P的和24P的C口区别在于：16P的少了TX1+,TX1-,RX1+,RX1-,TX2+,TX2-,RX2+,RX2-,这8个USB3.1高速引脚。 其中： VBUS,GND为C口的主电源输入管脚。 SUB1,SUB2为辅助通讯引脚，主要用在音视频信号传输中，很多DIY都用不到，可以暂时不用去理解。 CC1,CC2功能较多，包括传输方向的确认，正反插入方向确认，电力协商，模式检测与确认等。 D+,D-  是USB2.0的通讯引脚（也常标成DP和DN）。 在设计中，经常看到别人的图纸上的C口的CC1和CC2下拉5.1K的电阻，估计很多小伙伴都不知道其中的缘由，如下图1所示： 图1 在这里不得不提一下USB-IF（USB标准化组织），其中PD快充协议就是USB-IF制定的标准协议之一，目的很明显，统一接口技术，规范接口的使用。 如下图是C口的总框架图： 那到这里很多小伙伴就有疑问了，那QC协议又是啥？ QC是高通早期发布的快充协议，后来为了弥补QC快充中的一些缺陷才推出了PD，而PD中的CC1和CC2就是避免了QC协议对D+,D-的占用，使设备在快充的过程中也能正常传输数据。 那为什么一定5.1K呢？其他的阻值可以吗？还有一定要加电阻吗？ 首先回答一下：一定要加电阻吗？看下图2所示： 图2 图2这张图在理解C口的过程中是必不可少的，不要觉得是英文的就很难理解，我们重点关注几个地方： （1）DFP：主机端口。UFP：设备端口。Rp：上拉电阻。Rd：下拉电阻 （2）从图2中可以知道，上拉电阻Rp设在DFP这端，下拉电阻Rd设在UFP这端。 （3）在DFP没有和UFP连接之前，DFP控制MOS管关闭，VBUS没有输出。 （4）当DFP和UFP连接后，DFP就会检测到CC的电压被下拉电阻Rd进行分压，从而控制MOS管导通，VBUS输出电压，为UFP供电。 （5）DFP就是通过检测CC上的电压来给UFP提供不同的电流。 在很多开源平台上一些开源项目的原理图很多C口都是没有加下拉电阻，或者直接CC1和CC2同用一个电阻，这两种方式都是不可取的。 曾经树莓派4的C口就是因为这个原因，导致和很多充电器出现兼容性问题。 接着再回答第二个问题：为什么是5.1K？而不是其他的阻值。 我们先看DFP的上拉电阻Rp，如下表格所示： 中文如下表格1所示： 表格1 如表格1所示，DFP的CC1和CC2是必须通过RP上拉至5V或者3.3V，或者也可以使用电流源上拉至1.7V~5.5V。 然后是UFP的下拉电阻Rd（USB-IF的标准文件截图） 中文如下表格2所示： 表格2 从表格2中可以看得出来CC1和CC2都下拉一个5.1K的电阻到GND。 Type-C存在两个电流模式分别是1.5A和3A，如下表格3所示： 表格3 从表格1中可以知道3.0A@5V情况下，上拉电阻Rp为10K，根据电阻分压公式可得： 5V*5.1K/(5.1K+10K)=1.688V 由表格3可知1.688V在1.31V~2.04V之间，处于vRd-3.0，满足要求。 Type-C的知识点比较多，由于篇幅有限，BMC码，音视频方面的讲解就不在这里展开了，有兴趣的小伙伴可以自行百度。 至于我们日常使用的手机的C口都是作为DRP DRP：简单的说就是既能作为DFP，又能作为UFP，都是依靠CC logic 芯片来进行控制与角色切换。 最后，和小伙伴们再聊一下“什么是电子标签？” 在使用C口的时候，如果适配器和设备都支持100W的功率，那Type-C数据线也必须得支持100W，故60W以上的数据线必须集成“电子标签”，也就是数据线上集成了芯片，故业内称“电子标签”！ 总结：一般的应用，如果板卡的供电电压是5V，不需要PD芯片升压的话，CC1和CC2下拉5.1K接地即可。

新能源汽车充配电系统组成和原理

由于关乎车辆的性能和成本，汽车零部件的集成化、标准化一直是业界努力的方向，要实现快速的产品迭代和平台化应用，标准化和集成化都是两大利器。所谓集成化，就是对原本分立的系统进行集成，从而使得汽车相关组件数量精简，体积变小，质量变轻，效率提升。比如比亚迪基于“e 平台”打造的电动汽车，正是通过高度集成、一体控制，实现了整车重量的减轻、整车布局的优化，能耗效率的提升和可靠性的提高，最终加速推动电动汽车的普及。 高压充配电总成三合一一般包括车载充电机（OBC）、高压配电盒（PDU）以及DC-DC转换器。有些充配电总成还会在三合一的基础之上再集成双向交流逆变式电机控制器(VTOG)，也就是俗称的四合一。 一.车载充电机的组成和原理 车载充电机内部可分为主电路、控制电路、线束及标准件三部分。主电路前端将交流电转换为恒定电压的直流电，主电路后端为DC/DC变换器，将前端转出的直流高压电变换为合适的电压及电流供给动力蓄电池。 车载充电机控制电路具有控制场效应管开关，它与BMS之间进行通信，监测充电机工作状态以及与充电桩握手等。线束及标准件用于主电路与控制电路的连接，固定元器件及电路板。车载充电机工作原理如图所示。 转化原理:220Vac经过EMI滤波电路滤波，通过一次AC-DC转换器整流，将AC整流为DC，后经PFC功率因数校准电路进行升压，再送往开关和变压器变频升压，经过LLC过第二次整流滤波后输出高压直流给动力电池充电（第一次220Vac整流到310Vdc，电压不够，要升压转化两次） 二.高压配电盒 电动汽车高压配电箱(PDU)又称为高压配电盒，是高压系统分配单元。电动汽车具有高电压和大电流的特点，通常配备300V以上的高压系统，工作电可达200A以上，可能危及人身安全和高压零部件的使用安全性。因此，在设计和规划高压动力系统时，不仅要充分满足整车动力驱动要求，还要确保汽车运行安全、驾乘人员安全和汽车运行环境安全。 新能源汽车通常在大功率的电力环境下运行，有的电压高达700V以上，电流高达400A，对高压配电系统的设计及零部件的选用提出了巨大的挑战。高压电源通过高压电缆直接进入高压控制盒后根据各车型系统的需要分配到系统高压电气部件，并且需要保证整个高压系统及各高压电器设备的安全性、绝缘性、电磁干扰屏蔽性等要求。 三.DC-DC转换器 1.功能 (1)驱动直流电机在小功率直流电机驱动的转向、制动等辅助系统中，一般直接采用DC/DC电源变换器供电。 (2)向低压设备供电向电动汽车中的各种低压设备如车灯等供电。 (3)给低压蓄电池充电在电动汽车中，需要高压电源通过降压型 DC/DC转换器给低压蓄电池充电，将动力电池的400V/800V的高压直流电转化为12V低压直流电给低压蓄电池充电。 (4)不同电源之间的特性匹配以燃料电池电动汽车为例，一般采用燃料电池组和动力电池的混合动力系统结构。在能量混合型系统中，采用升压型DC/DC 转换器;在功率混合型系统中，采用双向型DC/DC 转换器。 2.工作原理 3.工作原理简图 4.转换器内部 5.工作条件及判断 工作条件: (1)高压输入范围为DC290~420V (2)低压输入范围为DC9~14V 判断DC/DC是否工作的方法 第一步，保证整车线束正常连接的情况下，上电前使用万用表测量铅酸蓄电池端电压，并记录 第二步，打开到“on档”整车上电，继续读取万用表数值，查看变化情况，如果数值在13.8~14V之间，判断为DC工作 四.双向交流逆变式电机控制器 该控制器为电压型逆变器，利用IGBT将直流电转化成交流电，其主要功能是通过收集挡位信号、加速踏板信号、制动踏板信号等来控制电机，根据不同工况控制电机的正反转、功率、扭矩、转速等，即控制电机的前进、倒退、维持车辆的正常运转。此外，还具备充电控制功能，能进行交直流转换，双向充放电控制，它主要负责充电功率大于3.3KW的交流电（含单相和三相交流电）转换为高压直流电为动力蓄电池充电。该控制器总成分为上、中、下3个单元，上、下层为电机控制单元和充电控制单元，中间层为水道冷却单元。

自动切断12v电池充电器电路

自动切断12v电池充电器电路在本文和视频中，电子专业的学生将学习如何制作自动切断12v电池充电器。该视频清楚

DC-DC电感值你会取了吗？

引言：DC-DC的电感值通常我们很少计算，会直接选择手册里面推荐的值，这在通常场景下快速展开设计和选型没有问题，但是当有特别的电源需求时，就需要自己手动计算电感并选型，才能满足我们的设计指标，本节以降压DC-DC为例讲解如何计算并选择电感。 1.降压DC-DC的运转环路图15-1：Q1导通时的电流环路如图15-1是在降压型DC-DC中，当开关器件Q1导通时，电流从Vin通过电感L给输出平滑电容Cout充电，并提供输出电流Iout。此时电感L上流过的电流会产生磁场，以此将电能变换成磁能并储存起来。关注公众号硬件笔记本 图15-2：Q2关断时的电流环路 如图15-2，当开关器件Q1关断时，续流二极管Q2导通，电感L里储存的能量向输出侧释放。在Q1导通阶段Cout已经储满电量，Q刚进入关断时，电感L反向电动势维持输出电流Iout，而后电感能量减弱，Cout就会开始参与放电维持Iout，注意看电容蓝色电流虚线。 2.电感的电流波形 图15-3：流经电感L的电流波形 如图15-3是流经电感L的电流波形，Iout是电感电流的平均值。图15-1里开关器件Q1导通时电感L流过的电流，Q1导通ON的时间Ton，电感L上施加的电压VL(ON)用下式来表示： 其中VIN：输入电压；VSW：Q1导通时的压降；VOUT：输出电压本身具有电感成分的电感L的电压VL和电流IL的关系用下式表示： 由公式(2)可以判断出给电感施加一定的电压，电压和反向电流会按照V/L的斜率增加，ILT是开关器件Q1在导通之前瞬间的电流，ILP是开关器件Q1在关断之前瞬间的电流。关注公众号硬件笔记本。Ton时间段中电感流过的电流变化量可以根据公式(1)和公式(2)表示为下面公式。 接着我们来求开关器件Q1在OFF时电感L流过的电流，Q1在OFF时，电感L上应加的电压VL(OFF)根据图15-2可以表示为下面公式： 其中VD：Q2的正向压降；VOUT：输出电压通过公式(2)和公式(4)，可以计算OFF时器件电感L的电流变化量 因为电感L流过电流的电荷量与输出电流的电荷量基本相等（伏秒定律），所以下面公式成立： 用公式(3)和公式(6)可以求出ON时器件的ILP： 用公式(5)和公式(6)可以求出OFF时器件的ILP，下面公式成立： 3.On duty的计算 On Duty是相对于开关振荡周期Tsw，开关器件的导通时间的比率。关注公众号硬件笔记本，用下面公式表示： 从公式(7)、(8)、(9)可以求出D，如下面公式： 对于公式(10)，如果忽略开关器件Q1的压降VSW和二极管Q2的压降，可以得到On Duty由输入电压和输出电压的比来决定： 4.线圈电流的最大值 由公式(9)和公式(10)可以算出Ton如下式： 把公式(12)代入到公式(7)，可以得到电感L的电流最大值ILP如下式： 把公式(13)代入到公式(6)，可以得到电感L的电流最小值ILT如下式：电流的变化量 (ILP－ILT) 如下式： 由公式(13)和公式(15)可以推出最大电流和电流变化量随着电感L的增大、开关频率提高，电流值会减小。 5.电感值的计算 流过电感L电流的变化量 (ILP－ILT) 和输出电流Iout的比是电流纹波比R 把公式(15)代入到公式(16) 由公式(17)求出的电感L值的公式如下： 当输出电压VOUT很高的时候，公式可以简化如下： 要缩小R的话，增大电感，抑制ΔIL就可以了，但是电感器变大，变得不实用，所以降压型转换器通常设定在0.2～0.5的范围内。 6.线圈能流过的最大电流 电感能流过的最大电流可以用下式求得： 电感流过的电流是输出电流+纹波电流。输出短路等故障发生时，负载过渡状态中，没有软启动功能的IC在电源上升时，有时电感电流会超过上述计算的最大电流。关注公众号硬件笔记本。在过渡状态下，电感电流可能会增加到IC的开关电流限制值。因此，最安全的方法不是按照大于电感电流最大值选择电感，而是选择额定饱和电流大于开关电流限制值的电感。 7.线圈流过的有效电流 三角波的有效值如下式表示：把公式(13)和公式(14)代入公式(20)可以得到下列公式：8.电感计算实例首先列出降压型转换器的动作条件- 输入电压：VIN=12V- 输出电压：VOUT=3.3V- 输出电流：Iout=2A- 输出电流纹波比：R=0.3- 开关器件 Q1 导通时的压降：VSW=0.30- 续流二极管Q2的正向压降：VD=0.26，同步整流的时候，按照下管开关器件Q2在导通时的压降进行计算。- 开关频率：fsw=380kHz代入公式(18-1)和公式(18-2)，求电感的感量，由公式(18-1)得：由公式(18-2)得：由公式(19)计算电感的最大电流：由公式(20)计算电感的额定有效电流：在设计的时候，选择满足计算值的电感，选择最接近的标准值10µH。关注公众号硬件笔记本。选择的电感值和计算值有差异的时候，用公式(17)计算电流纹波值R，把这个值代入公式（19），再次计算线圈的最大电流：

什么是YJV电缆、VV电缆？

YJV电缆和VV电缆在功能上基本相同，都同属于电力电缆这一类用于传输和分配电能的电缆，但是它们的区别也是很明显。