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为何信标无线充电总是烧板子?

简 介: 对于今天学生的问题,对于LQ分析了整流板总烧线板的问题。最后,对电路板进行了修改。

§01 什么信标驱动总是烧板?


??大大的,我们的信标驱动板用了新的充电(龙邱),总是烧,不知道为什么。总是烧信标驱动,确实T254很容易击穿充电时间不长,是龙邱买的驱动,不清楚是否有功率限制?

??图中的元件换成了一个pmos可以充电,但速度不是很快。

▲ 购买到的接受板LCC电路原理图

§02 线电接收板


??今天上午收到的(2021-05-17)LQ无线电充电板的演示板。以下是对电路板的初步测试。看看学生是否能找到相应的问题。

▲ 收到的来源LQ的无线充电LCC补偿网络和全波整流板

1.无线充电板结构

??如下图所示:

▲ 无线接收板的结构

??具体参数如下:

(1)放反肖特基二极管

??肖特基二极管放置在电路板的电能输出部分(TO-252塑料封装) ,用于高频、低压、大电流整流、续流二极管和保护二极管。

▲ 肖特基二极管输出防止反灌电流

▲ MBRD20100CT肖特基二极管极限参数

??但问题是:肖特基二极管的作用纯粹是画蛇添足,可以去掉。

??假如猜测为什么LQ将此添加到他们演示的电能接收板上 ,也许他们会在前几届恒功率充电方案中影响斩波电能变换电路。 中间变换电路。不幸的是,这已经是时代的变迁,但他们遵循,似乎没有考虑基本原则

(2)全桥整流

??四个用于电路板 高频整流桥电路将形成150kHz的高频电压转换成直流脉冲电源信号。

▲ SK102 - SK1010 10A肖特基二极管的基本参数

??不过看到SK106B小小的肖特基二极管也被称为10A整流容量,我之前用的5A,10A与肖特基二极管相比,它的体积太小。因此,我仍然怀疑它的容量。

▲ 与之前5A,10A对比肖特基二极管

??使用DM3068数字万用表二极管档(1mA)测量以上三种肖特基二极管的导电压。

【表1 三种肖特基二极管正导电压
二极管种类 正导电压 反向耐压
SK106B 0.1934V 60V
5A 0.2016V 不详
10A 0.2984V 不详XC

??在 测试了包装大型肖特基二极管。SK肖特基二极管未经测试。

??通过比较以上三个肖特基二极管,可以看到SK106B正导电压最小。

2、LCC网络参数

(1)实际测量LCC参数

??使用SmartTweezer实际测量电路板LCC参数 :

??
接收线圈电感 L0:13.54uH 串联电容 Cs:110.7nF 并联电容 Cp:319.5nF 输出电感 Ls:4.496uH

(2)验证参数的合理性

??验收线圈电感L0,与Cs、Cp串联谐振是否存在 f 0 = 150 k H z f_0 = 150kHz f0​=150kHz。

C s , C p C_s ,C_p Cs​,Cp​串联电容: C s p = C s ⋅ C p C s + C p = 110.7 n × 319.5 n 110.7 + 319.5 n = 82.21 n F C_{sp} = { {C_s \cdot C_p } \over {C_s + C_p }} = { {110.7n \times 319.5n} \over {110.7 + 319.5n}} = 82.21nF Csp​=Cs​+Cp​Cs​⋅Cp​​=110.7+319.5n110.7n×319.5n​=82.21nF

  那么 L 0 , C s p L_0 ,C_{sp} L0​,Csp​的串联谐振频率: f r = 1 2 π L 0 ⋅ C s p = 1 2 π 13.54 μ ⋅ 82.21 n = 150.851 k H z f_r = {1 \over {2\pi \sqrt {L_0 \cdot C_{sp} } }} = {1 \over {2\pi \sqrt {13.54\mu \cdot 82.21n} }} = 150.851kHz fr​=2πL0​⋅Csp​ ​1​=2π13.54μ⋅82.21n ​1​=150.851kHz

  这说明Cs,Cp参数与接收线圈谐振于无线充电频率点150kHz。

  验证 L s , C p L_s ,C_p Ls​,Cp​的并联谐振频率: f p = 1 2 π L s ⋅ C p = 1 2 π 4.496 μ ⋅ 319.5 n = 132.792 k H z f_p = {1 \over {2\pi \sqrt {L_s \cdot C_p } }} = {1 \over {2\pi \sqrt {4.496\mu \cdot 319.5n} }} = 132.792kHz fp​=2πLs​⋅Cp​ ​1​=2π4.496μ⋅319.5n ​1​=132.792kHz

  可以看到 L s L_s Ls​的值偏大了,使得形成的并联谐振与150kHz相差比较大。

 

路板修改建议 ※


1.对于电路板修改建议

  根据前面分析,可以看到在LQ的电能接收板上的参数,并没有实际按照LCC网络设计方案进行设计,对其建议做一下修改:

  • 对于输出 TO-252肖特基二极管去掉;
  • 将输出补偿电感 L s L_s Ls​的电感值修改到3.523 μ H \mu H μH。

▲ 将输出肖特基二极管短路

L s = 1 ( 2 π f 0 ) 2 ⋅ C p = 1 ( 2 π × 150 k ) 3 × 319.5 n = 3.523 μ H L_s = {1 \over {\left( {2\pi f_0 } \right)^2 \cdot C_p }} = {1 \over {\left( {2\pi \times 150k} \right)^3 \times 319.5n}} = 3.523\mu H Ls​=(2πf0​)2⋅Cp​1​=(2π×150k)3×319.5n1​=3.523μH

  建议进行上述修改之后进行传输效率对比实验。

2.修改结果测试

  使用短接线将整流输出短接,使用霍尔电流传感器测量短接线中的电流。使用DH1766数字变成电源,提供+24V工作电源,并读取电源输出电流。

▲ 输出短路功率实验

  将接收线圈内切发送线圈,测量此时输出短路电流以及电源输出电流。

(1)未修改前测量参数:

  • 2.349A
  • 0.415A

(2)修改电感Ls

  将输出串联电感Ls解除三匝,之后对应的电感量为

▲ 将输出电感Ls拆除三匝

  测量短路电流及其工作电流:

  • 3.01A
  • 0.294A

  将前面测量结果整理到下面的表格。可以看出,将Ls的电感减少之后,提高了整流输出电流(2.3A 提高到3A),降低了电路损耗。

【表2 Ls修改前后短路电流测量结果】
修改前后 Ls电感 短路电流 工作电流
修改前 4.496uH 2.349A 0.415A
修改后 3.447uH 3.01A 0.294A

 


  

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