▌01 半桥功率板
设计功率MOS半桥驱动板是为了实现 用于 信标组无线充电功率输出。
在 中测试了TPS28225驱动高速 。
在后面的实验中，对于 测试工作条件：
- 工作电压：数据手册给出工作电压：4.5V ~ 8.8V;
- 驱动信号峰值：数据手册给出的值为： 2.0 ~ 13.2V .
- 延迟输入输出信号信号；
最后，对于测量 线圈(来自电磁炉) 的LC谐振和功率输出测试。
▌02 测试电路板
1.实验电路设计1
▲ 实验电路原理图
▲ 快速制版单面板电路图
2.电缆组装和初步测试
(1)组装后的电路板
▲ 组装后的实验电路板
(2)工作电压试验
根据 记录数据，TPS28225工作电压在4.5V~8V。下面通过测量输出电压来判断TPS28225是否工作。
输入信号参数：
- 频率：10kH，占空比=50%
- 峰值：0 ~ 5V
MOS半桥电压：12V。
▲ 输入信号与MOS管电路输出信号
逐步提高TPS2825工作电压(2 ~ 5V），测量模块输出的平均电压。测量结果如下：
▲ 工作电压vs模块输出电压
可以看到实际测量，TPS2825工作电压大于3.6V，它可以正常输出工作。
(3)输入信号幅值
测试目的主要是确认芯片是否可以使用3.3V ARM芯片驱动。
从1V输入信号逐信号提升到5V，测量输出信号的平均值。输入信号的频率和比例仍然与以前相同。
▲ 输入信号振幅值和输出信号
实际上，输入信号大于 之后输出会出现6V(50%对应占空比 方波信号)，TPS2825能正常触发。
在1.75V~ 2V 输出电压之间有一些波动，这个问题源于未知。
通过测试，可以知道。
3.电路性能测试
(1)输入输出动态测试
▲ 测量输出输入之间的波形延迟
当输出为空载时，测量输入输出波形之间的延迟。
以下是上升沿之间的情况，延迟约为150ns。
▲ 上升沿波形
以下是下降边缘之间的延迟，延迟约为100ns。
▲ 下降沿波形
(2)电路频率和空载损耗
随着频率的增加，电路增加而变化。在不同频率下测量电路的空载损耗。
测量方案：
- 输入信号：幅值0 ~ 5V，占空比50%；
- 输入信号频域： 10kHz ~ 1MHz；
- MOS半桥工作电压12V，有DH1766供电，读取输出电压。
▲ 500kHz输入和输出信号
注意： 下图在测量的时候，示波器的探头没有很好局部接地。
▲ 1MHz输入输出波形
在不同频率下测量实验电路板的空载功耗电流。
- 空载电路近似线性随着输入频率的增加而增加；
- 在频率超过750kHz之后，电流增长略有下降。
具体原因是什么？
▲ 工作频率和空载电流
setf=[10000.00,20000.00,30000.00,40000.00,50000.00,60000.00,7000.00,80000.00,90000.00,100000.00,110000.00,120000.00,130000.00,140000.00,150000.00,160000.00,170000.00,180000.00,190000.00,200000.00,210000.00,220000.00,230000.00,240000.00,250000.00,260000.00,270000.00,280000.00,290000.00,300000.00,310000.00,320000.00,330000.00,340000.00,350000.00,360000.00,370000.00,380000.00,390000.00,400000.00,410000.00,420000.00,430000.00,440000.00,450000.00,460000.00,470000.00,480000.00,490000.00,500000.00,510000.00,520000.00,530000.00,540000.00,550000.00,560000.00,570000.00,580000.00,590000.00,600000.00,610000.00,620000.00,630000.00,640000.00,650000.00,660000.00,670000.00,680000.00,690000.00,700000.00,710000.00,720000.00,730000.00,740000.00,750000.00,760000.00,770000.00,780000.00,790000.00,800000.00,810000.00,820000.00,830000.00,840000.00,850000.00,860000.00,870000.00,880000.00,890000.00,900000.00,910000.00,920000.00,930000.00,940000.00,950000.00,960000.00,970000.00,980000.00,990000.00,1000000.00]
cdim=[0.00,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.01,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.02,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.03,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.04,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05,0.05]
▌04 功率线圈谐振
1.线圈和谐振
线圈使用 ，根据 ，线圈的电感参数为：
- : L 0 = 93.4 μ H L_0 = 93.4\mu H L0=93.4μH
- R 0 = 2.12 Ω R_0 = 2.12\Omega R0=2.12Ω
（1）参数确定
根据博文 测量结果，发现它的充电频率为是360kHz，选择其一半（180kHz）作为谐振频率。根据LC串联谐振公式： f o = 1 2 π L 0 C 0 f_o = {1 \over {2\pi \sqrt {L_0 C_0 } }} fo=2πL0C0 1
可以知道所需要配置谐振电容为：
C 0 = 1 ( 2 π f 0 ) 2 L 0 C_0 = {1 \over {\left( {2\pi f_0 } \right)^2 L_0 }} C0=(2πf0)2L01
根据： f 0 = 180 k H z , L 0 = 93.4 × 1 0 − 6 H f_0 = 180kHz,\,\,L_0 = 93.4 \times 10^{ - 6} H f0=180kHz,L0=93.4×10−6H
可以计算出： C 0 = 1 ( 2 π × 180 × 1 0 3 ) 2 × 93.4 × 1 0 − 6 = 8.37 n F C_0 = {1 \over {\left( {2\pi \times 180 \times 10^3 } \right)^2 \times 93.4 \times 10^{ - 6} }} = 8.37nF C0=(2π×180×103)2×93.4×10−61=8.37nF
（2）电容选择
由于谐振电压很高，组成谐振所使用的电容使用C0G（NP0）高压高频电容。根据 中的测试，可以知道这些电容的击穿电压接近1000V。而不同的表贴电容的耐压之后100V左右。
下面从龙邱公司寄送过来的C0G电容样品，包括三种：1、2.2、5.6nF。使用它们三个的并联组成串联谐振电容，电容容量： C 0 = 1 + 2.2 + 5.6 = 8.9 n F C_0 = 1 + 2.2 + 5.6 = 8.9nF C0=1+2.2+5.6=8.9nF
▲ 从龙邱公司寄送过来的C0G电容样品
对应实际谐振频率： f 0 = 1 2 π 93.4 × 1 0 − 6 × 8.9 × 1 0 − 9 = 174.562 k H z f_0 = {1 \over {2\pi \sqrt {93.4 \times 10^{ - 6} \times 8.9 \times 10^{ - 9} } }} = 174.562kHz f0=2π93.4×10−6×8.9×10−9 1=174.562kHz
2.测试方案
（1）交流信号测量
使用上面的功率模块，输出扫频信号，驱动线圈与LC串联电路。使用 DM3068树苣万用表测量谐振交流电压信号。根据 博文 中对于DM3068相应频率的测量，可以知道它至少对于500kHz之内的频率信号输出相应都是平坦的。
下面是当时测量DM3068频率响应曲线。
（2）谐振电路制作
利用 制作测试电路板。
▲ 简易实验电路板
测量焊接之后的并联电容容量：
- 独自测量：12.12nF
- 增加DM3068万用表之后：12.53nF
3.测量数据
（1）测量电路和波形
测量电路如下图所示：
▲ 测量电路
在谐振附近电感上的波形：
▲ 线圈上的电压波形
（2）母线电压：6V
下图分别是测量得到的谐振电压与母线电流曲线。从中可以看到谐振频率大约为。
▲ 频率与谐振电容上的电压
▲ 频率与功率电流
（3）母线电压12V
由于电源DH1766的输出电流限制在1A，所以在下面测量中，可以看到在谐振是，当母线电流超过1A时，输出电流受限，输出的电压也下降。
▲ 频域与电容谐振电压
▲ 频域与母线电流之间的关系
（3）占空比为25%，母线电压12V
为了降低输出谐振电流，使用占空比为25%的方波驱动，对应的输出电压和母线电流如下：
▲ 占空比为25%时，谐振左右时线圈电压波形
▲ 频率与电容谐振电压
▲ 频率与母线电压
（4）占空比与谐振电压与母线电流
设置频域为172kHz，测试不同的占空比与谐振电压与谐振电流之间的关系。
为了避免DH1766输出限流的影响，将母线电压调至6V。
▲ 占空比与谐振电容电压
▲ 占空比与母线电流
理论上分析上述结果：
对于周期为 T T T，高电平为 τ \tau τ，占空比为 D u t y = τ T Duty = {\tau \over T} Duty=Tτ，幅值为1，的方波信号。它的第一个基波幅值为： E 1 = τ T S a ( τ ⋅ π T ) = D u t y ⋅ S a ( π ⋅ D u t y ) E_1 = {\tau \over T}Sa\left( { { {\tau \cdot \pi } \over T}} \right) = Duty \cdot Sa\left( {\pi \cdot Duty} \right) E1=TτSa(Tτ⋅π)=Duty