一直想做一个适用的可调电源，偶然中在ti的网址闲逛，发现有一款标称效率97％以上的升降压IC：lm5176以前没做过升降压的电路，感觉如果做个实验电源，那么前级可以随便用一个10---50V电压，后级就能输出稳定的，我想要的电压。这样就可以做个简单的实验电源了。说做就做了。先淘宝买了10片LM5176，12块一片。PCB先按官方的PDF画了个基本版，先把功能、波形整出来再慢慢完善。在画板子的同时，画了一周的时间反复的看PDF文件，每个引脚的功能、如何计算外围零件、如何使用官方的设计表格。按我自己的要求，先做个10V---46V输入的。这个输入范围是1—3节串联铅酸电池的电压范围。刚好家里也有电瓶车上拆下的6只电瓶，利用上就可以有个纯净、稳定的直流输入源了。输出设定为14.8V输出。选这个电压只是测试升降压功能。也能给我的电池充电，装上可调电阻就可以在5---30V之间随意调节了。有朋友可能会问：既然都5---30V可调了，干吗不做到0-30V可调？我只能说我手太新了，还没想到如何做到0V起调。当然，这颗芯片是支持从0.8V起调的，但到0.8V的时候我估计反馈环路就不是那么容易调的了。因为上分压电阻的值接近于1欧姆，这并不利于环路的稳定。如果做成5V起调我倒是有把握的。先挖个坑，LM5176文件稍晚些时候上传，（地方偏僻，网络不大好。）方便大家帮我修正文中不正确的地方。
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM5176
这网址有ti的芯片资料，和设计软件：
计算工具名称： LM5176 Design Calculator文件名称和大小：SNVC208.ZIP (3362 KB)
大家看着*载下**哦。我这里网络不好，ti经常连不上，今晚也是折腾很久都没*载下**下来。
这个工具挺好用的，输入各种参数，就能直接计算出外围的零件。
但是，有个坑，容我后面再讲。
/upload/community/2020/10/28/1603879994-93973.pdf
文件部分是中文的，计算和具体功能描述都是英文。
第一版PCB很简陋，不贴出来了，各部分均参照官网原理图。详细到每一个零件我都能给你具体型号，但是，PCB真没有，原因你懂得。我就参照官网原理图讲讲我调试的过程吧。板子回来，兴奋鸭，装上了所有贴片零件、MOS只装了四颗（原本设计是四个臂各两颗），电容前后各装了一颗，电感按计算的结果，装了颗用PQ3525、0.1*1000根利兹线绕四匝、开气隙电感量为2.7微亨的电感。设计的频率是在100K。输入用实验电源限流0.1A，电压10V输入测试。很顺利，一次通电并没短路，我的要求很低，不短路就是个好的开始。测试输出电压为15.2V，跟我计算的差不多，或许零件精度不够，精度可以再搞。先测各个点的波形，和电压。四个臂有两路是悬浮驱动的，芯片设计的很巧妙，使用泵电源，一只0.22微法电容和一只4148就能稳定的提供电源了。原始参数是要求1A的二极管，我并没有这么高速度的二极管。也并不想装一颗SMB的管子，太占地方了。我喜欢小体积的东东。于是就用了4148，正向持续电流可以达到0.3A，我估计也足够了。特别是4148的速度，比手上的任何二极管都要快，而且耐压也在75V以上。实际我用自己的耐压测试仪测过各种封装的二极管，基本都在100V以上，手头上这种玻璃封装圆柱体的4148耐压在120V的。这样两臂用四个零件就完成了供电，还真是佩服----集成度真高。如果让我做外围，我肯定是一个反激，输出两组隔离电压分别供电两个臂的驱动电路，再用MIC4452去驱动两颗并联的100多A的MOS。
曾经我还怀疑这芯片能不能直接驱动4颗浮地的MOS，结果是我多虑了。输出的驱动波形上升沿只有75纳秒，下降沿100纳秒。如果不装管子，上升沿是25纳秒以内。闲话说的有点多，测完各个点的波形，对比PDF中的波形看，基本上是正确的。第一天就这么结束，我喜欢在一个好的结果中入眠。至于能不能带载、高低压输入能不能稳定输出，我已经放下了好奇的心，毕竟好奇害死猫。瞌睡大于一切。次日接着测试，输入电压依然是10V，输出15V多，不敢贸然输入30-40V的电压，担心PCB布局问题导致的尖峰太高毁了芯片。测量各个MOS的波形的时候，担心的事情还是发生了。在测试悬浮驱动的两个臂的时候，芯片突然工作失常，没了输出。查出是BOOT引脚对地击穿。怀疑自己的板子有问题或者零件问题，查遍了外围也没啥零件损坏。于是12块就这么没了。热风枪吹下，再装一片新的，显微镜下观察每一个引脚都焊接可靠没有连锡，接着上电，输出很OK。于是把第一次损坏的原因归结为意外。但即便是意外，也是有原因的，错就错在我偷懒了。没去找原因。接着测试各个点的波形，和PDF中的波形对比，以确认自己的板子、原理、实物都没错，之后才敢加点负载测试。波形比对快完成的时候，那个“意外”又出现了。莫名的坏了。这搞的我蒙圈几层。。。。。。。。难道芯片是假的？水货？残次品？反复对比原理图和实物确定都OK的。于是带着一大堆疑惑去ti论坛搜索故障原因。
发两个原理图：
然而，TI论坛也是没人说到重点。有几个类似情况，莫名挂了，找不到原因。也有不工作的，工作失常的，但都没有给出具体解决办法和查找故障的思路。既然芯片冷门，咱就凉开水泡茶，慢慢来。
回忆前一天的测试情况，查找损坏的真因。两次损坏都是boot对地短路。
我的示波器是电池供电的，不存在与市电相连的问题。板子供电是实验电源，也不存在超范围供电击穿。
想了大半天，问题点还是归结到了我的示波器上。
难道是没接地，静电击穿？总得试试看，于是给示波器插上电源线，板子也换了新的芯片，查外围都OK，无零件损坏。
再次上电，测试一切正常。反复多次重复昨天的测试，示波器夹子加在SW端，探头测试boot端，怎么测试都没问题，没有再次损坏。
本着认真的原则，想重现损坏的过程，看看是否跟我的判断一致。
再扔12块钱也能学到点东西，划算。
拔了示波器电源线，用示波器内置电池供电测量，开始几次也没问题。
中间间隔个把小时，忙别的事情了，再回来测试boot的波形，一碰就挂了。
没有火花，直接没输出。
也没有任何外围零件损坏，芯片其他引脚和功能都正常，断电测量BOOT对地电阻，真的短路了。
看来真的是静电引起的芯片损坏，感慨老外芯片保护功能之强大，仅仅坏了一个功能，其他各引脚的逻辑和电压都很正常。
好事多磨，继续搞起测试。
有了前次的经验，示波器在以后的应用中都乖乖的找根地线接大地。
输入电压从10—18V测试，都很OK。
当然都是空载测试，只有一只1K的假负载电阻。
输入电压连续变化，输出也是很稳定的。
接入电子负载，加一点点电流，再看波形都跟PDF中一致，开始有点小兴奋了，乐极生悲就这样又来一次。输入18V，输出15.2V，负载电流加到1A的时候，效率是95％。加到3A效率下降到90％，但波形正常。再加到4A是86—87％。蜜汁疑惑。。。。。。。。。。。规格书里给的是能输出几十A的，这才。。。。。算了，睡一觉醒来再想问题。
开工，测试，找效率下降的原因。
电流直接上到4A，用热成像仪观察板子上哪些零件温度高。
怀疑的对象是MOS和电感，也有电容。
热机10分钟后热成像显示MOS温度最高，为50—60度左右（具体温度记不清，不能瞎写，但就在这范围内，四个臂的温度是不同的。）
MOS是IRF3710，100V 57A 23毫欧。
选这颗是为了安全，100V耐压，远超芯片的极限电压60V。
所以前几次损坏的也仅仅是芯片。
看来内阻太大，换管子。家里还有做电动车控制器剩下的NCE8580，85V 80A 8.5毫欧。
这下效率应该能上去了吧，嘿嘿，装机测试效率。
果然，4A负载下效率稳定在91--92％之间，但距离标称的最高效率95％还有很远的路要折腾。
对比和查看实物波形，发现无论驱动低端MOS还是驱动高端MOS，驱动VGS都很低。
低端MOS的驱动用的是芯片供电8V，驱动高端MOS用的是泵电源，VGS峰峰值是7.2—7.5V。
这个固有的设计限制了MOS的选用。
普通MOS在8V以上才能达到完全打开的阶段，或许这是效率上不去的主因。
网上搜了大半天，找到NCE85H21C 85V 210A 4毫欧 220封装 。
能用国产的我绝不买进口零件。
这颗MOS看曲线图，VGS在6V的时候可以完全导通，电流达到100A以上。
正适合我需求。两颗并联只有2毫欧内阻，能满足我需求就是好宝贝！
淘宝价3.5一颗入手30颗。
开始画第二版PCB,
在前一版的基础上8颗MOS并排装在一只散热片上，做好绝缘措施。
芯片放在MOS前面，MOS后面是输入电容、大电感、输出电容。
PCB底部是过流保护和电流检测电阻。其他零件都在顶层。
整个板子尺寸大约10*8厘米。高不超过5厘米。
电流检测部分信号走线按照官方PDF说明，用差分走线引入芯片。在
板子打样期间，特意用电桥从一堆0805电阻里挑出来十几颗阻值尽量一致的100欧姆电阻做差分信号输入用。
制作了散热片、钻孔、攻丝。选了几十颗内阻基本一致的电解。
又做了一个DC-DC反激小电源，用来驱动12V风机，准备在满功率的时候能有合适的散热。
DC-DC反激小电源是之前就画好的小板，原本是小模块的设计方案，重绕一个变压器就直接拿来用了。
调试好小电源和风机，静等第二版PCB的到来。
新版PCB到，焊接好外围零件和MOS、电感，加了前后各一个电解，准备测试波形。如果波形OK，那就装上所有零件开始加载。一阵忙碌后，上12V，输出15.2V 1A，各部分波形正常。VGS波形也直上直下，没有出现米勒平台。驱动电阻是5.1欧姆0805。看来可以装上所有零件了。装电容，背面加锡，装散热片。8颗MOS，两颗一组并联，没用市面上灰白色的那种矽胶片，太厚，0.4mm。用20mm宽的金色高温胶带在散热片上贴一条。胶带厚度0.1mm。厚度对于热传导是很致命的。贴好胶带，MOS背面略涂一层薄薄的导热硅脂。能多薄就多薄。涂好放在胶带上正确的位置，用7字型压板压紧每一颗MOS。事实证明这样的散热效果是在绝缘的前提下非常理想的了。后期热成像的图像显示温度和散热片只相差了5摄氏度。组装完成后接好电子负载和可调电源，示波器接好在电感前后和输出端。上电，输出OK。慢慢加载，波形如PDF中变化一致。加载到15.2V5A，老化10分钟，用热成像观看有无发热异常。通常有故障、或者设计缺陷的时候，在这样轻载的时候都会发现发热异常的零件。巡视一圈，一切正常。MOS温度35度。环境温度30度。板子上温度最高的是主芯片，55度。个人猜想是因为芯片内部包含了强大的驱动电路。驱动8颗100多A的MOS依然是那么从容。继续加载10A---20A---30A。一切正常。30A的时候，电压依然坚挺在15.2V。输入12V41A。整体效率超过92％。看来电路还是有改进的余地。这时候测量温度，八颗MOS由于在同一块散热片上，温差并不明显，均在65—68度。有个50毫米的12V0.2A小风扇吹着。电感就在散热片后面，温度55度，估计是被散热片烤的。电容几乎没温升，都是环境热辐射导致电容温度在33—38度。距离散热片近的更热一些。主芯片依然是55度没变化。一切都向好的方向发展，看起来很顺利的时候通常都会有个坑在等着。
因为这个拓扑是升降压结构，所以看看升压没问题，就调高了输入电压，一点点调。负载15.2V 电流固定在10A。输入在接近14V的时候，输出电压抖了一下，电感前后的波形有了变化。检测四个臂都有了波形。之前升压的时候只有两个臂是有波形的。证明了主芯片进入了升降压的混合模式。继续调高输入电压，当达到18V时，进入了降压模式。带载10A的情况下，电感波形很干净，没有畸变。继续提高输入电压，当加到25V时出现了异响，电感波形混乱，正要保存波形的时候芯片挂了。瞬间没有输出。输入没有短路，电流在10毫安附近。断电测量芯片的各个脚对地电阻，没有发现短路，再次上电12V，输出正常。刚刚的异常情况让我瞬间懵了，芯片正常，零件正常，25V异响？12V却正常？再试一次，大不了再烧几十块钱的事。这次负载调到1A，输入限流到2A。输入电压慢慢上升，跟上一次一样，在14---18V进入混合状态，18V以后变为纯降压模式。到25V还是吱一声保护了。故障了，没有任何零件损坏，只能有两个可能：1. 芯片保护了。2. 外围零件有问题。首先芯片是可以工作在60V的。PDF是这么说的，至少也能在55V工作。在25V出现问题明显不是保护。我的保护电压范围也设置在10—55V,输入电压检测引脚的电压在范围内，并没有因输入电压过高而保护。所以芯片保护的说法不成立，至少不是过压保护。其次第二点，实际测量外围无损坏零件，这又让思维陷入怪圈。反复阅读PDF几个小时后，发现了一行小字：在关于C-SLOPE 的计算公式下面有一句话的说明：A smaller slope capacitor results in larger slope signal which is better fornoise immunity in the transition region (VIN~VOUT)翻译了下，大意是这个斜坡补偿电容越大，整个输入输出的电压范围内会越稳定，这只是我的理解，可能并非原意。这个电容计算的是470P，实际安装的是220P的。因为220P能还原电感上的电流波形。而470P就失去了波形的尖峰，变成略软的三角波了。在220P的时候，各处波形都非常OK。自以为三角波很正，没杂波就OK了。没想到坑在这里。
换上470P的电容，再次测试，果然正常了。从10—35V输入都正常，看来是这个电容的问题。测量C-SLOPE电容上的波形，三角波在小的时候滤的像猫耳朵一样。电流30A的时候波形正常了。是个三角形，看的到角。继续加大输入电压，38V就异响了，但是没停机。估计这个电容还需要加大？以改善输入输出的稳定性？看PDF里的公式，这个电容的确和输入电压的范围有关，但计算很复杂。这个表格也只能参考。于是秉持自己动手丰衣足食的精神，一点点的改动C-SLOPE。不断的加贴39P的电容，最终得到的值是在10---55V输入范围内正常工作的电容量为680P。虽然在轻载的时候波形不再是三角波，但无所谓。看来芯片对电流的检测是很宽容的。至此，整个输入范围和输出都能满足我的要求。也测试过50A输出，MOS的温度达到了85摄氏度。经过细节的多次改动，整机效率达到了最高94％以上。效率最低的时候是在最高电压输入的时候，52V输入，15.2V输出，50A。效率只有92％以上。四个臂中，降压时，输入的第一组MOS最热。这组MOS由电容泵供电驱动，驱动VGS电压是6.5V—7V。想再通过增加MOS并联的方式来提高效率恐怕是行不通的。主芯片已经很累了，驱动8颗大电流MOS需要很大力气的。下一版我打算改为专用芯片+隔离变压器驱动，让主芯片能降低一些温度，工作会更可靠一些。输入和输出电压电流都用差分放大后给单片机做个显示功能。散热片用热管，面板用PCB画一个打样，外壳用个淘宝上购买的小型电脑机箱就OK了。理想很丰满，现实很骨感。想的太美又掉坑里了。下回再说是什么坑。
新的PCB到了。杜绝了前面发现的那些问题。风道和散热片也有了优化。焊接过程略过，装机后用电子负载测试OK。输出调为14.8V，然后关机。在负载上接入一只12V20AH电瓶。再开机，神奇的事情发生了，我的输入可调电源冒烟了。30V5A的线性可调电源。怎么会冒烟？好郁闷。但很明显是在我开机瞬间，电源冒烟了。还好我有四台3005电源，平时可并可串，应用灵活。节省时间换一台再试，瞬间又挂一台可调电源。虽然损失两台电源，但问题点就很明显了，出在板子上。烦人的板子啊，不管了，先冷静下，换个事情做作先。找来一堆很少用到的三极管，把电源修好先。电源拆开发现是输出部分过压了。输出电容挂了，输出上的其他小零件也挂了几个，但整个辅助电路和显示控制部分完好。换好电容，反复测试OK，两台可调修复完毕。一个下午就这样过去了。晚上静下心来想问题的来由：损坏两台电源，肯定是板子出问题了。一步步反推，接电池之后连损两块电源，而之前各种测试都很OK。问题在电池上？难道不能接容性负载？之前测试都是用电子负载的。电池、容性负载、为啥电源坏了？被高压损坏？我的DC-DC产生的高压？？？说出来我自己都不信。疑惑啊，来反推一次原理图：当输出接入电池的时候，各MOS都处于关闭状态，电感上无电流，输入处咋会产生高压？当开始上电的时候会进入软启动，脉宽是逐渐打开的，电感中电流并不大。但是，突然发现了一个问题：刚开始的时候，由于脉宽逐渐打开，SW2上就没有多少电压。SW2处的电压是低于电池电压的。此时Q7Q8打开了，电池的电倒灌进来。。。。。。然后逆向升压了。。。升了。。。了。。。唉，被电池打败了。
接着有了预防方案，在输入端串入一只6A10二极管，挂上示波器看输入的电压是怎么变化的。上电瞬间，的确是反向升压了，无论输入电压是低还是高，都是升压。电压会叠加在输入电压上，造成我的可调电源损坏。咋办捏，想想吧，办法总是有的。输出的Q7Q8两颗MOS更换成二极管，不就一劳永逸了？嗯，牺牲点效率把。去掉MOS，去掉驱动电路。换上60A45V220封装的肖特基，理论上杜绝了逆向升压。实际还得试试才知道。二极管在高温时候的漏电流还是不小的。再次试机，非常理想。没倒灌。电池负载正在充电。测试的时候，限流电阻用的0.020欧姆，因此输出电流只有2A多。输入电压可以随意在10—50V之间调整。至此，整个电源调试完毕，也只能用二极管替换Q7Q8了。效率下降很多，但升降压功能是完美实现了。目前正在画下一版。恢复Q7Q8,提高性能，但在初始几秒的时候会屏蔽掉Q7Q8的驱动信号。
这样在初始的几秒，MOS当二极管用，实际上并没有多少损耗。
主要的作用是防止负载为电池的时候，逆向电流形成升压，导致输入部分损坏。
几秒后，再接通驱动。当然，PCB上也给Q7Q8并了一只60A45V肖特基。用于防止突然大电流冲击。MOS的体二极管速度可远不及肖特基。这样处理后就兼顾了效率和安全性。画板子好慢，一点点尺寸都需要推挤。大家需要等个把月了。画好后再来跟大家分享。到时候公布PCB。