发一个参考原子老师例程改写的保护设计，希望对类同于我之初学者有用

qiu0108 · 发表于 2013-12-9 21:48:51

这是一个为非煤矿山配电柜设计的功率方向型漏电保护全套设计，发出来请大家提提建议和指导，看哪些地方需要改进，谢谢大家。

shihantu · 发表于 2013-12-9 23:24:07

我有点好胜心了....
1.AC1和AC2在电源模块的3脚是不是太近了?同样还有地线.
2.AC2和C136,C137的位置距离.
3.这个应用对串扰敏感吗?如果敏感,右下角的地网络要仔细处理了.
4.不知道是不是格式转换的原因,这里有大量的地网络通过覆铜连接,但没有人工画的连线.如果是人为的习惯,这可能导致某些关键地信号不能通过好的回路或者退耦,比如某些GND线路应该就近连接某些引脚,但自动覆铜会可能会通过比较远的环路连接,从而拾取了其他器件的地噪声,比如单片机37脚连接到GND就比较遥远,不过它不是关键信号,但从运放的地平面到单片机的20脚就比较崎岖了.
5.输入端得光耦输出与LED直接连接,可能会由于输入信号受干扰或者驱动能力不足,LED亮了,但单片机不认为是低电平.
6.也是5的问题,输入端的光耦输出端没有直接连接电阻,仅仅通过单片机的引脚上拉(如果有),不足以可靠地处于高电平,也就有可能LED没量,但引脚读入是低电平.这与5的关系没有确切区分,而且都不是有保证的设计,会受到器件参数离散的影响.
7.过孔在贴片焊盘上,手工焊接问题不大,回流焊接会有工艺问题导致良率降低.
8.代码吧,如果能有点注释就更好了,不单单是提高可读性,更容易查错.
9.充电池是不是加个电阻充电好点呢?
10.仔细看4,好像是一个网上很经典的坑.很多资料说模拟地和数字地要隔离,但没多少资料说两个地平面之间的<模拟>信号如何处理.像这里的例子,如果模拟地与<单片机地>有偏移,会直接叠加到L18上,这样测出来的电压就是<实际电压+L18的电压>,更近一步,还要加上<整个数字电路的电流*单片机Pin20到电源模块Pin4之间的电阻>再减去<模拟电路电流*模拟电路汇总点到电源模块的电阻>,当然实际计算要复杂的多,但考虑到数字电路点一个光耦5mA,点一个屏幕xxmA,这个跳变也是很可观的.

以上,请指正.

qiu0108 · 发表于 2013-12-10 08:21:08

一起床就发现来自你的指点，真是抬头见喜。感谢你的仔细周密的审阅，这肯定耽误了你不少休息时间，我这里真心的谢谢了。我发现这个论坛真好，有事情发出来大家探讨一下，高手们毫不吝惜的给与指点，这对新学者的提高很有帮助，在现实工作中很少有这样交流学习的环境。下面我讲一下设计时的想法：
1~2、AC间的距离确实小了，当初打算引进DC24V的，为了节约成本省掉了外部开关电源直接将AC220引入，我准备将左下角电容左移一点将距离加大，最起码要>3mm。
3、右下角的信号很弱，是零序电流输入，没考虑干扰。
4、地线确实没布线，利用敷铜链接的，布局太紧凑了走地线有困难，就采用了这个办法。
5~6、PS2801光耦导通压降=0.1V，单片机辨认0。截止时由阻排经发光管上拉到VS3，辨认1。
7、过孔在焊盘上，考虑的是不影响其他走线，没考虑到生产工艺。
8、代码加注释以后注意了，自己看还可以，给别人看没注释就不方便。
9、马上就加上充电电阻，我那块电路是从开发板上抄过来的。
10、地线隔离这个问题我一直困惑着，按教科书讲要求隔离，但实际上隔离反倒不如一起好，我在其他项目调试时，就是将电感短路，地线连在一起。
实际上我是50年代人，没有系统的学过这方面的设计，全部是砍班出身，有些习惯是陋习或弊病，没人指出来自己也不知道对与错，如：4、5、6，今后就要改了，多谢shihantu 了。

shihantu · 发表于 2013-12-10 17:58:44

回复【3楼】qiu0108:
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我也是慢慢摸索的,手上扔大海的RMB已经不少了.

3.因为不太了解信号特性,所以按照输入范围内合法的信号考虑了.
4.这个问题主要是麻烦,如果自动铺铜能通过,那人工走线也能通过,而且可以提前知道电流路径.如果没有DRC,铺铜可能会掩盖一些网络孤岛.
5-6.经过整形的数字光耦可以这么用,但模拟光耦会出现中间状态,可以参考光耦的CTR参数.如果是内部电路,可以认为只有两个状态,但输入端是外接,信号特性无法可靠确认,就需要考虑了.这个可以使用实验电源调节输入电压来观察.虽然理论上不会设计在中间状态,但作为现场设备,还是保险点好,比如考虑干扰或者悬空带来的中间状态.LED还好,单片机部分就需要有对应的处理代码了.
10.像这个案例,其实上面也提到了一个<单片机地>,这是一个混合信号的地,内部的ADC是属于模拟部分的,应该尽量与相关的模拟地保持低阻抗.这个与数字地,电源地的关系,最好是保持单点接地,单点位置与单片机的AGND引脚尽量近,起码保证AGND与单点保持低阻抗.

顺便吐槽,STM32的AGND既要处理时钟,也要处理ADC,很麻烦.幸好内核电源不在那个引脚,不然就疯了.

shihantu · 发表于 2013-12-10 18:04:17

11.还有一点,比较器(运放)驱动光耦的限流电阻功率余量是不是太小?

qiu0108 · 发表于 2013-12-10 18:09:29

问个51方面的问题：我以前用STC12C5A60S2+精密整流采样，一批板子中总有那么几块精密整流输出的电压变负值，但幅值不变，有时停电再送电没准又好了，这个问题好长时间没查出原因来，索性60S2这个芯片就不用了。你估计是哪的原因呢？

shihantu · 发表于 2013-12-10 18:22:10

使用示波器测量还是ADC采样的值?

我没用过STC的芯片,如果是ADC的值,STM32也会有这个问题,主要原因是贪方便调用了官方例程的校正功能,但校正过程中芯片的ADC相关引脚引入了干扰,导致校正值出现误差.

这个引入干扰来自于所有带有ADC功能的引脚,即使引脚没有配置成AIN模式,里面也仅仅是由一个模拟开关隔离引脚与ADC输入.某一个版本的芯片的某个引脚的交流隔离度特别低,吓得现在所有电路都禁止使用那个引脚.

walkaround的方法是,ADC校正时,将所有ADC引脚输出低电平,如果允许的话.现在更省事的方法是不校正,因为没有官方文档说明校正原理和校正前后的区别.