很奇怪的电源干扰问题

wuwai

很奇怪的电源干扰问题 [复制链接]

 

最近画了个板子，是用stm32控制类似电机驱动的H桥电路，来驱动一个125Khz的天线（方案是照抄AMS官方的一个板子），当控制4个IO口以125Khz震荡的时候发现会严重影响供电电压，有时会把3.3V拉高，直接把stm32和LDO都烧掉，有时会把3.3V拉低导致单片机复位，同时会干扰到9V的DC输入。
以下为自己画的电路原理图和官方原理图对比（大家只需要看图左下方的驱动电路跟上方的电源即可），跟官方相比有如下不同：
1.官方原理图中电源处是有两种供电方式，外部DC和USB供电，我的电路中没有加USB供电
2.官方中外部DC加了个防反接的二极管，我的没有
3.官方实际输入的电源电压也是9V，只是原理图中标的是12V
4.官方输入DC并联了两个220uf的钽电容，我的图中只有一个，但是在实际测试中也并了两个，并且还并了图中的C4 100nf
5.官方使用的是PIC的单片机，我用的是stm32f103，但是模拟的波形跟官方的一样


                  图1 自己画的原理图


                   图2 官方原理图


原理图解释（以官方图作为参考）：
1.U6、U7为TC4426ACOA为1.5A的门驱动电路，U4、U5为IRF7389为P沟道和N沟道二合一的MOS管芯片，R7、R8、R9、R10为18欧姆2W电阻，A1是125Khz的天线
2.通过单片机的4个IO口控制两个门驱动电路从而控制MOS管的开合来实现正向导通和反向导通，从而使得中间的天线正向和反向震荡发射出电磁波，IO口的翻转频率为125K，因此可以发射出125K频率的电磁波

例如：
控制PMOS1、NMOS1为高，则U5的N-MOS导通；同时控制PMOS2、NMOS2为低，则U4的P-MOS导通，则天线发射一个正向的电磁波
控制PMOS1、NMOS1为低，则U5的P-MOS导通；同时控制PMOS2、NMOS2为高，则U4的N-MOS导通，则天线发射一个反向的电磁波
如此反复便可一直向外发射
实际控制时单片机的IO口控制如下：
                      图3 IO口控制

示波器测试官板的电压和自己板的电压情况如下：（黄色是9V，蓝色是3.3V，图中电压变化处就是控制发射时导致，不发射时电压正常）

                   图4 官板电压


                  图5 自己板电压
自己板的3.3V为何会被干扰呢？我板子的这个图中3.3V电压被拉低到stm32的正常工作电压之下，因此会导致stm32在不停的复位，有时我会测到被拉低但是没有低于正常工作电压，而有时直接被拉高烧掉stm32和LDO电源芯片。官板的9V在发射时也会受到影响，但是不会干扰3.3V电压

maychang

这种干扰(或者叫做互相影响)，不是电原理图所能够看出来的，它和电路板布局、布线，机械结构、屏蔽等等都有关系。

huaiqiao

“来驱动一个125Khz的天线”这个在你上面的原理图中有体现吗？具体是哪一个？
“当控制4个IO口以125Khz震荡的时候发现会严重影响供电电压” 。-->这个IO是怎么个震荡法呢

gmchen

这种情况，有两个原因：
第一个是H桥的驱动必须要有一定的死区时间，否则容易引起电源通过两个场效应管直接馈通（短路）。
第二个就是楼上谈到的印板布局等因素。

LIQINGYONG

你这个马达两端加一个EDS二极管看下，9V左右的。

wuwai

huaiqiao 发表于 2018-3-20 16:55
“来驱动一个125Khz的天线”这个在你上面的原理图中有体现吗？具体是哪一个？
“当控制4个IO口以125Khz震 ...

125Khz的天线在电路图中是A1，就是取代电机位置的那个器件
震荡法如文中图3所示，就是控制四个IO口来实现对天线的正反通电，文中的图3上面的例子说的比较详细

huaiqiao

wuwai 发表于 2018-3-20 17:32
125Khz的天线在电路图中是A1，就是取代电机位置的那个器件
震荡法如文中图3所示，就是控制四个IO口来实 ...

我一般是不直接电源进来 就直接使用LDO进行稳压。
电源进来还有需要做保护，如添加SMDJ36CA类似这样的瞬态抑制二极管。
还有进来的电源需要添加保险丝。

我没有看你的U2是什么器件，但是这种器件最好添加ESD器件。然后如果速度高的话，可以考虑使用光耦隔离。

另外，我注意到你的电路中一个比较重要的地方。3.3V的VCC，包括VDD引脚，都没有退耦电容。

还有我想问下，你的CPU烧掉，是电源对gnd短路还是U2的2pin和4pin对地短路呢。还是其他情况呢？

H桥，虽然我使用的不熟，我想也能加适当的保护和预防措施的。

总之，说句不太好听的，你的电路的搭建有点像开发板，因为开发板光考虑功能，不考虑防护和emi的问题。楼主不要骂我。

wuwai

互相学习嘛，可能你没有看懂我的电路图，图1是我自己画的板子，图2是官方给的评估板，现在官方板子是好的，我的板子会影响3.3V。
你说的U2是应该是图2中的U2吧，这个是LDO型号为AS1360。
哪的3.3V的VCC和VDD没有退耦电容呢？

wsdymg

      PMOS跟NMOS信号同相位同周期，实际开关管在在状态切换时会存在瞬时的短路状态，会直接影响到9V电源。波形上能看出来两个干扰其实是同步的，而且你的9V波形干扰比人家官方板波形干扰要严重。另外通常设计电路去耦电容的时候，会在芯片的每个3V3附进都设计去耦电容。
      建议还是先进行死区处理试试

wuwai

wsdymg 发表于 2018-3-20 20:49
PMOS跟NMOS信号同相位同周期，实际开关管在在状态切换时会存在瞬时的短路状态，会直接影响到9V电源。 ...

明白你的意思了，我在程序上先修改一下，添加死区时间处理。官板输出的PMOS和NMOS的波形确实稍微有点不同步，可能也是为了解决这个死区问题，我先验证下，稍后回来结贴先贴一下官板的四个控制引脚图

wuwai

结贴：问题找到了，是H桥的死区问题，由于我控制H桥每侧的MOS管都是同时翻转的，此时同一个芯片上的两个MOS管可能有瞬间的导通，导致9V瞬时接地，因此9V会受到比较大的干扰，而我使用的LDO的动态抑制比参数不行，因此会导致3.3V电源波动。现在在控制引脚的时候添加死区延时，或者使用stm32高级定时器的PWM死区控制也行

一株草

布局布线问题吧，地处理好了没

jh2311750663

建议，出PCB图纸！！！

jh2311750663

驱动部分，和无线充电一模一样！

博智慧达

jasonxie123

专业代理进出口

沃菲特电子

学习了