当一个好的电源解决方案产生相反的效果时

许多年前，我参与了一个项目，在该项目中，主直流电源（一个标准的开放式框架单元）需要以大约 20 A 的电流向机箱相对偏远的部分提供 5 V 电压。由于用作电源路径一部分的 PC 板中的 IR 压降引起的问题（轨道太薄，使用 1 盎司铜而不是 2 盎司），负载电压仅为 4.5 V 左右，而规范称为对于 5 V ±200 mV。结果，设计的性能不稳定且不一致，尤其是在启动时。

该怎么办？在一次快速会议上，我们查看了选项。从工程设计的角度来看，第一个是最简单的：只需增加标称供应输出（为此对供应进行了微调）以补偿预期的下降。尽管这似乎是一个简单的修复，但生产人员不喜欢手动调整组装中的每个单元的想法，维修人员也不喜欢如果他们不得不更换一个必须做同样的事情现场供应（这在现实中很容易被忽视）。因此，从工程的角度来看，看似简单的解决方法被拒绝了，并且有充分的理由。

然后有人想出了另一个主意：为什么不使用电源内置的遥感功能呢？在远程感应布置中，有两条电源线和两条来自电源的感应线，全部连接在负载上。使用这种方案，电源会检测负载本身而不是其输出端子的实际电压，并自行调整以保持负载上的所需电压，而不管沿途有任何 IR 下降。当您需要准确评估电阻器上的电流以及其他测试和测量场景时，它是开尔文传感的一种变体。

这似乎很简单，唯一的“成本”是负载和电源之间的两条相对细的电线（它们承载的电流可以忽略不计，与实际的电源电缆不同）。有了这个添加，制造就可以了，现场维修也是如此。我们怀着高度的乐观假设，我们的问题很快就会过去，我们可以继续前进。

但他们还没有结束。是的，负载上的直流电压似乎是正确的，但直流电源轨也很嘈杂，甚至经常发生振荡。我们刚刚使用了我们最好的想法，但看起来并不好。下一步是“咨询”来自另一个项目团队的知识渊博的电源子系统/模拟工程师。

这就是现实世界中的经验得到回报的地方。他甚至没有看电路、系统或示波器，就说问题很可能是感应线路中的噪声拾取。然后他画了一个简单的草图，它表明电源实际上只是一个特殊的闭环负反馈放大器，旨在以固定电压值提供可变电流，类似于图 1。将输出与参考相匹配通常体积很小且完全位于电源内部，因此相对不受噪声拾取的影响。

      电源是具有闭环负反馈布置的专用放大器；反馈回路的路径和特性会对功率放大功能的性能产生不利影响。

但是，当您使用遥感时，您会将环路扩展到更广泛的环境中，在那里它可以拾取噪声（并且作为环路，它是一个不错的“天线”），并且您还会在路径上增加更多的电抗。现在，它处于略微稳定的状态。因此，本应将 IR 压降的影响降至最低的遥感正在这样做，但也引发了各种问题。

现在问题转变了：如何处理这种噪音和振荡？显而易见的解决方案是在遥感导线上添加一些过滤器，以衰减噪声拾取，并可能切换到屏蔽线。但这一切都非常微不足道，因为取决于噪声，什么会起作用并且始终如一地起作用，并且在遥感环路中添加滤波会对环路动态产生其他影响。

最后，我们做了我们应该做的事情：最小化 IR drop 本身。我们添加了一些 PC 板支架式母线（幸运的是，边缘周围有空间）并且还在电源和系统的较远部分之间添加了一些中等规格的电线，而不是依赖于 PCB 轨道单独作为物理直流导轨。IR 压降大幅下降，而 DC 导轨干净稳定，一切正常。

但教训很清楚：以最好的意图提供的功能（这里是供应商的遥感）在某些情况下也可能适得其反，特别是如果在没有仔细考虑后果的情况下应用。这实际上是第二课。首先是进行一些基本的 IR-drop 计算，然后添加一些余量作为系统规划的一部分。（这些计算并不难。）如果 IR 压降使您的设计处于“灰色地带”或更糟，请使用更宽的 PC 板走线、更厚的铜、汇流条、分立线——在标称电压，同时考虑到电源有自己的输出容差。

毕竟，稳定的、范围内的电源轨是一致、可靠性能的基础，而“不稳定”的电源轨可能会导致各种神秘的、间歇性的、难以调试的电路行为。只是假设如果出现问题，您可以依靠方便的功能（例如遥感）来处理事情是“临时”工程，并且可以使事情变得更糟而不是更好。

你有没有使用过一个方便的、合法的“解决方案”，但实际上产生了与预期相反的效果？