基于SC8812A的后备式大功率UPS

RT，该项目从2025年的3月25开始的，原因是瓦力的W120存在严重的设计缺陷！

就是它的动态响应不好，尖峰很大，搞坏了我的一台NAS

瓦力盒子的动态响应测试：别用瓦力UPS盒子，保护好你的数据！

然后就是我优化了它的动态响应：优化瓦力UPS动态响应，不再烧设备！

 

本人负责的是硬件开发，软件负责是@1FenGLiN，目前只是完成了硬件开发，软件进度很慢。

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项目说明：

1，采用了沁恒CH32X035G8U6作为主控，性能更强，资源更多，最重要的是纯国产的。

2，采用了南芯的SC8812A作为DC-DC变换的控制器，结构电路简单，省空间，设计方便。

3，能实时检测母线上的电流，支持最大300W的功率变换，并支持PD输入输出。

4，支持USB HID协议，兼容外接电池显示，可实时反馈电池状态。

5，更快的切换速度，切换时间可达12V5A@5mS，响应更快，电压跌落更低。

6：V2.3版本的DC-DC控制器是SC8815，V2.4是SC8812A，一定要注意。

 

项目架构：

项目功能解析：

1；掉电检测采用电阻分压方式进行反馈，C8作为滤波电容，防止误判，但该电容量不能太大。

2：采用了无锡明芯微的MX5050T作为高侧的理想二极管控制器，

3：母线电流采用了3920封装的合金电阻，搭配灵星芯微的专用电流放大器，可以测量高达33A的电流。

4：PD接口的VBUS开关采用一颗PMOS进行控制，为确保开关稳定，故增加C2降低开关速度。

5：PD充放电电流是双向的，且电流不大，采用一颗1206封装的5mΩ的采样电阻，配合专门的电流放大器，参考引脚接1/2VCC电压。

6：USB通讯接口做了兼容设计，支持TYPE C接口，或者是TYPE B接口。

7：供电采用了三路输入，支持电源输入接口，电池输入接口，PD接口供电（方便下载）

8：降压开关芯片采用了矽力杰的SY8292ABC，支持5-40V宽压输出，最大2A电流。

9：外挂的栅极驱动器供电采用了西安航天民芯MT3608B，高频小型化搭配电荷泵输出供电。

（外挂栅极驱动器是原因是SC8812A的内部驱动力不足，不得不外挂高性能的驱动器，要不然推不动那么大功率）

10：DC-DC变换驱动采用数明半导体的SLM27211CA-DG，支持3A灌电流，4.5A拉电流，性能强悍。

（别学我驱动器直推两颗MOS管，正常情况下是需要每颗MOS串电阻的，图省事直推了，我做过验证两颗MOS的流经电流误差不大）

11：功率MOS管采用铨力的APG032N04G，其CISS电容为1.8nF，电荷量为28nC，驱动器刚好能推动两颗。

12：为了维持上管持续100%导通状态，必须保证自举boot电容有足够的电压，通过电荷泵来提供一个上拉电压，避免上管进入线性状态。

13：由于SC8812A内部的驱动器是发出脉冲的，需要一个终端电容来匹配，所以在驱动器的控制引脚上增加1nF电容，避免尖峰干扰。

14：控制器芯片采用的是南芯SC8812A，不使用SC8815是因为切换响应时间不一样，8812A掉电切换3mS，8815掉电切换20mS以上。

15：设计了外部FB分压电阻，可以支持上位机调用，可作为数控电源使用。

16：禁用芯片内部的高端驱动器电路，使其作为低端驱动器，发出脉冲信号即可。

橙色的是SC8812A，黄色的是SC8815，同样的12V5A负载作为测试条件，一样是带了4700uF的电容，

在切换瞬间，两个芯片的电压跌落完全不一样，切换的时间也不一样。

差距太大了，南芯的FAE说是一样的架构，但是为什么差距那么大？

已经明确排除了软件问题，寄存器设置也是一样的，COMP补偿参数也是一样的。

蓝色的是SC8815，黄色的SC8812A，做的物理断电切换（数控电源里面有大电容，手动拔线模拟猝不及防断电）

可以看到两款芯片的切换时间真的是差距巨大，实在是搞不懂为什么会导致这种情况。

17：设计了电池选择开关，支持蓄电池，三元锂电池，磷酸铁锂电池（两节蓄电池只能充到25.2V，不一定充满）

18：设计了两路光耦开关，可以作为模拟按键，例如需要定时开关机的设备等。

19：设计了NTC电路，主要是作为DC-DC的温度检测，防止温度过高损坏。

20：设计了上位机接口，支持上位机管理，也可以作为数控电源控制。

 

补充说明：

1：外壳使用的是104*97*30mm的尺寸，附上某宝截图。PCB尺寸97*94mm。

2：南芯SC8812A的电流检测误差是±10%，这一点很重要，会导致限流的误差。

3：关于COMP补偿参数说明与测试结果。

 

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实物图：

测试图：

这个测试结果是来自SC8815方案的，仅供参考

测试用的主电感好像是10uH，但实际上应该是选用4.7uH的才行。

可以在室温25度下长时间稳定200W内持续运行（配图200W温升情况）

如果是需要300W长时间工作，需要强制风冷散热，要不然分分钟冒烟。

纹波测试：

分别是降压模式与升压模式的纹波，输入电池电压为13V。降压输出12V5A，升压输出20V5A

升压模式，空载状态与5A负载状态，开关尖峰图，使用一体成型电感的噪声会更低一点。