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LM5176制作5-30V輸出50A可調電源

一直想做一個適用的可調電源，偶然中在ti的網址閑逛，發現有一款標稱效率97％以上的升降壓IC：lm5176
以前沒做過升降壓的電路，感覺如果做個實驗電源，那么前級可以隨便用一個10---50V電壓，后級就能輸出穩定的，我想要的電壓。這樣就可以做個簡單的實驗電源了。
說做就做了。先淘寶買了10片LM5176，12塊一片。PCB先按官方的PDF畫了個基本版，先把功能、波形整出來再慢慢完善。
在畫板子的同時，畫了一周的時間反復的看PDF文件，每個引腳的功能、如何計算外圍零件、如何使用官方的設計表格。
按我自己的要求，先做個10V---46V輸入的。這個輸入范圍是1—3節串聯鉛酸電池的電壓范圍。剛好家里也有電瓶車上拆下的6只電瓶，利用上就可以有個純凈、穩定的直流輸入源了。
輸出設定為14.8V輸出。選這個電壓只是測試升降壓功能。也能給我的電池充電，裝上可調電阻就可以在5---30V之間隨意調節了。
有朋友可能會問：既然都5---30V可調了，干嗎不做到0-30V可調？
我只能說我手太新了，還沒想到如何做到0V起調。當然，這顆芯片是支持從0.8V起調的，但到0.8V的時候我估計反饋環路就不是那么容易調的了。因為上分壓電阻的值接近于1歐姆，這并不利于環路的穩定。如果做成5V起調我倒是有把握的。
先挖個坑，LM5176文件稍晚些時候上傳，（地方偏僻，網絡不大好。）方便大家幫我修正文中不正確的地方。

全部回復(37)
正序查看
倒序查看
2020-10-27 23:10

https://www.ti.com.cn/product/cn/LM5176   

這網址有ti的芯片資料，和設計軟件：

計算工具名稱：LM5176 Design Calculator
文件名稱和大?。篠NVC208.ZIP (3362 KB)

大家看著下載哦。我這里網絡不好，ti經常連不上，今晚也是折騰很久都沒下載下來。


這個工具挺好用的，輸入各種參數，就能直接計算出外圍的零件。

但是，有個坑，容我后面再講。

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2020-10-28 18:18
@tanb006
https://www.ti.com.cn/product/cn/LM5176  這網址有ti的芯片資料，和設計軟件：計算工具名稱：LM5176DesignCalculator文件名稱和大?。篠NVC208.ZIP(3362KB)

/upload/community/2020/10/28/1603879994-93973.pdf


文件部分是中文的，計算和具體功能描述都是英文。


接昨天的內容：

第一版PCB很簡陋，不貼出來了，各部分均參照官網原理圖。詳細到每一個零件我都能給你具體型號，但是，PCB真沒有，原因你懂得。
我就參照官網原理圖講講我調試的過程吧。
板子回來，興奮鴨，裝上了所有貼片零件、MOS只裝了四顆（原本設計是四個臂各兩顆），電容前后各裝了一顆，電感按計算的結果，裝了顆用PQ3525、0.1*1000根利茲線繞四匝、開氣隙電感量為2.7微亨的電感。設計的頻率是在100K。
輸入用實驗電源限流0.1A，電壓10V輸入測試。
很順利，一次通電并沒短路，我的要求很低，不短路就是個好的開始。測試輸出電壓為15.2V，跟我計算的差不多，或許零件精度不夠，精度可以再搞。先測各個點的波形，和電壓。
四個臂有兩路是懸浮驅動的，芯片設計的很巧妙，使用泵電源，一只0.22微法電容和一只4148就能穩定的提供電源了。原始參數是要求1A的二極管，我并沒有這么高速度的二極管。也并不想裝一顆SMB的管子，太占地方了。我喜歡小體積的東東。于是就用了4148，正向持續電流可以達到0.3A，我估計也足夠了。特別是4148的速度，比手上的任何二極管都要快，而且耐壓也在75V以上。實際我用自己的耐壓測試儀測過各種封裝的二極管，基本都在100V以上，手頭上這種玻璃封裝圓柱體的4148耐壓在120V的。
這樣兩臂用四個零件就完成了供電，還真是佩服----集成度真高。如果讓我做外圍，我肯定是一個反激，輸出兩組隔離電壓分別供電兩個臂的驅動電路，再用MIC4452去驅動兩顆并聯的100多A的MOS。


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2020-10-28 18:32
@tanb006
/upload/community/2020/10/28/1603879994-93973.pdf文件部分是中文的，計算和具體功能描述都是英文。接昨天的內容：第一版PCB很簡陋，不貼出來了，各部分均參照官網原理圖。詳細到每一個零件我都能給你具體型號，但是，PCB真沒有，原因你懂得。我就參照官網原理圖講講我調試的過程吧。板子回來，興奮鴨，裝上了所有貼片零件、MOS只裝了四顆（原本設計是四個臂各兩顆），電容前后各裝了一顆，電感按計算的結果，裝了顆用PQ3525、0.1*1000根利茲線繞四匝、開氣隙電感量為2.7微亨的電感。設計的頻率是在100K。輸入用實驗電源限流0.1A，電壓10V輸入測試。很順利，一次通電并沒短路，我的要求很低，不短路就是個好的開始。測試輸出電壓為15.2V，跟我計算的差不多，或許零件精度不夠，精度可以再搞。先測各個點的波形，和電壓。四個臂有兩路是懸浮驅動的，芯片設計的很巧妙，使用泵電源，一只0.22微法電容和一只4148就能穩定的提供電源了。原始參數是要求1A的二極管，我并沒有這么高速度的二極管。也并不想裝一顆SMB的管子，太占地方了。我喜歡小體積的東東。于是就用了4148，正向持續電流可以達到0.3A，我估計也足夠了。特別是4148的速度，比手上的任何二極管都要快，而且耐壓也在75V以上。實際我用自己的耐壓測試儀測過各種封裝的二極管，基本都在100V以上，手頭上這種玻璃封裝圓柱體的4148耐壓在120V的。這樣兩臂用四個零件就完成了供電，還真是佩服----集成度真高。如果讓我做外圍，我肯定是一個反激，輸出兩組隔離電壓分別供電兩個臂的驅動電路，再用MIC4452去驅動兩顆并聯的100多A的MOS。
曾經我還懷疑這芯片能不能直接驅動4顆浮地的MOS，結果是我多慮了。輸出的驅動波形上升沿只有75納秒，下降沿100納秒。如果不裝管子，上升沿是25納秒以內。
閑話說的有點多，測完各個點的波形，對比PDF中的波形看，基本上是正確的。第一天就這么結束，我喜歡在一個好的結果中入眠。至于能不能帶載、高低壓輸入能不能穩定輸出，我已經放下了好奇的心，畢竟好奇害死貓。瞌睡大于一切。
次日接著測試，輸入電壓依然是10V，輸出15V多，不敢貿然輸入30-40V的電壓，擔心PCB布局問題導致的尖峰太高毀了芯片。測量各個MOS的波形的時候，擔心的事情還是發生了。
在測試懸浮驅動的兩個臂的時候，芯片突然工作失常，沒了輸出。查出是BOOT引腳對地擊穿。懷疑自己的板子有問題或者零件問題，查遍了外圍也沒啥零件損壞。于是12塊就這么沒了。
熱風槍吹下，再裝一片新的，顯微鏡下觀察每一個引腳都焊接可靠沒有連錫，接著上電，輸出很OK。于是把第一次損壞的原因歸結為意外。但即便是意外，也是有原因的，錯就錯在我偷懶了。沒去找原因。
接著測試各個點的波形，和PDF中的波形對比，以確認自己的板子、原理、實物都沒錯，之后才敢加點負載測試。波形比對快完成的時候，那個“意外”又出現了。莫名的壞了。
這搞的我蒙圈幾層。。。。。。。。
難道芯片是假的？水貨？殘次品？反復對比原理圖和實物確定都OK的。于是帶著一大堆疑惑去ti論壇搜索故障原因。

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2020-10-28 19:38
@tanb006
曾經我還懷疑這芯片能不能直接驅動4顆浮地的MOS，結果是我多慮了。輸出的驅動波形上升沿只有75納秒，下降沿100納秒。如果不裝管子，上升沿是25納秒以內。閑話說的有點多，測完各個點的波形，對比PDF中的波形看，基本上是正確的。第一天就這么結束，我喜歡在一個好的結果中入眠。至于能不能帶載、高低壓輸入能不能穩定輸出，我已經放下了好奇的心，畢竟好奇害死貓。瞌睡大于一切。次日接著測試，輸入電壓依然是10V，輸出15V多，不敢貿然輸入30-40V的電壓，擔心PCB布局問題導致的尖峰太高毀了芯片。測量各個MOS的波形的時候，擔心的事情還是發生了。在測試懸浮驅動的兩個臂的時候，芯片突然工作失常，沒了輸出。查出是BOOT引腳對地擊穿。懷疑自己的板子有問題或者零件問題，查遍了外圍也沒啥零件損壞。于是12塊就這么沒了。熱風槍吹下，再裝一片新的，顯微鏡下觀察每一個引腳都焊接可靠沒有連錫，接著上電，輸出很OK。于是把第一次損壞的原因歸結為意外。但即便是意外，也是有原因的，錯就錯在我偷懶了。沒去找原因。接著測試各個點的波形，和PDF中的波形對比，以確認自己的板子、原理、實物都沒錯，之后才敢加點負載測試。波形比對快完成的時候，那個“意外”又出現了。莫名的壞了。這搞的我蒙圈幾層。。。。。。。。難道芯片是假的？水貨？殘次品？反復對比原理圖和實物確定都OK的。于是帶著一大堆疑惑去ti論壇搜索故障原因。

發兩個原理圖：





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2020-10-29 23:23
@tanb006
發兩個原理圖：[圖片][圖片]
然而，TI論壇也是沒人說到重點。
有幾個類似情況，莫名掛了，找不到原因。也有不工作的，工作失常的，但都沒有給出具體解決辦法和查找故障的思路。
既然芯片冷門，咱就涼開水泡茶，慢慢來。

回憶前一天的測試情況，查找損壞的真因。兩次損壞都是boot對地短路。

我的示波器是電池供電的，不存在與市電相連的問題。板子供電是實驗電源，也不存在超范圍供電擊穿。

想了大半天，問題點還是歸結到了我的示波器上。

難道是沒接地，靜電擊穿？總得試試看，于是給示波器插上電源線，板子也換了新的芯片，查外圍都OK，無零件損壞。

再次上電，測試一切正常。反復多次重復昨天的測試，示波器夾子加在SW端，探頭測試boot端，怎么測試都沒問題，沒有再次損壞。

本著認真的原則，想重現損壞的過程，看看是否跟我的判斷一致。

再扔12塊錢也能學到點東西，劃算。

拔了示波器電源線，用示波器內置電池供電測量，開始幾次也沒問題。

中間間隔個把小時，忙別的事情了，再回來測試boot的波形，一碰就掛了。

沒有火花，直接沒輸出。

也沒有任何外圍零件損壞，芯片其他引腳和功能都正常，斷電測量BOOT對地電阻，真的短路了。

看來真的是靜電引起的芯片損壞，感慨老外芯片保護功能之強大，僅僅壞了一個功能，其他各引腳的邏輯和電壓都很正常。

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2020-10-31 23:19
@tanb006
然而，TI論壇也是沒人說到重點。有幾個類似情況，莫名掛了，找不到原因。也有不工作的，工作失常的，但都沒有給出具體解決辦法和查找故障的思路。既然芯片冷門，咱就涼開水泡茶，慢慢來。回憶前一天的測試情況，查找損壞的真因。兩次損壞都是boot對地短路。我的示波器是電池供電的，不存在與市電相連的問題。板子供電是實驗電源，也不存在超范圍供電擊穿。想了大半天，問題點還是歸結到了我的示波器上。難道是沒接地，靜電擊穿？總得試試看，于是給示波器插上電源線，板子也換了新的芯片，查外圍都OK，無零件損壞。再次上電，測試一切正常。反復多次重復昨天的測試，示波器夾子加在SW端，探頭測試boot端，怎么測試都沒問題，沒有再次損壞。本著認真的原則，想重現損壞的過程，看看是否跟我的判斷一致。再扔12塊錢也能學到點東西，劃算。拔了示波器電源線，用示波器內置電池供電測量，開始幾次也沒問題。中間間隔個把小時，忙別的事情了，再回來測試boot的波形，一碰就掛了。沒有火花，直接沒輸出。也沒有任何外圍零件損壞，芯片其他引腳和功能都正常，斷電測量BOOT對地電阻，真的短路了?？磥碚娴氖庆o電引起的芯片損壞，感慨老外芯片保護功能之強大，僅僅壞了一個功能，其他各引腳的邏輯和電壓都很正常。

好事多磨，繼續搞起測試。

有了前次的經驗，示波器在以后的應用中都乖乖的找根地線接大地。

輸入電壓從10—18V測試，都很OK。

當然都是空載測試，只有一只1K的假負載電阻。

輸入電壓連續變化，輸出也是很穩定的。

接入電子負載，加一點點電流，再看波形都跟PDF中一致，開始有點小興奮了，樂極生悲就這樣又來一次。
輸入18V，輸出15.2V，負載電流加到1A的時候，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。。。。。。。。。。。規格書里給的是能輸出幾十A的，這才。。。。。
算了，睡一覺醒來再想問題。

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2020-11-02 23:31
@tanb006
好事多磨，繼續搞起測試。有了前次的經驗，示波器在以后的應用中都乖乖的找根地線接大地。輸入電壓從10—18V測試，都很OK。當然都是空載測試，只有一只1K的假負載電阻。輸入電壓連續變化，輸出也是很穩定的。接入電子負載，加一點點電流，再看波形都跟PDF中一致，開始有點小興奮了，樂極生悲就這樣又來一次。輸入18V，輸出15.2V，負載電流加到1A的時候，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。。。。。。。。。。。規格書里給的是能輸出幾十A的，這才。。。。。算了，睡一覺醒來再想問題。

開工，測試，找效率下降的原因。

電流直接上到4A，用熱成像儀觀察板子上哪些零件溫度高。

懷疑的對象是MOS和電感，也有電容。

熱機10分鐘后熱成像顯示MOS溫度最高，為50—60度左右（具體溫度記不清，不能瞎寫，但就在這范圍內，四個臂的溫度是不同的。）

MOS是IRF3710，100V  57A  23毫歐。

選這顆是為了安全，100V耐壓，遠超芯片的極限電壓60V。

所以前幾次損壞的也僅僅是芯片。

看來內阻太大，換管子。家里還有做電動車控制器剩下的NCE8580，85V  80A  8.5毫歐。

這下效率應該能上去了吧，嘿嘿，裝機測試效率。

果然，4A負載下效率穩定在91--92％之間，但距離標稱的最高效率95％還有很遠的路要折騰。

對比和查看實物波形，發現無論驅動低端MOS還是驅動高端MOS，驅動VGS都很低。

低端MOS的驅動用的是芯片供電8V，驅動高端MOS用的是泵電源，VGS峰峰值是7.2—7.5V。

這個固有的設計限制了MOS的選用。

普通MOS在8V以上才能達到完全打開的階段，或許這是效率上不去的主因。

網上搜了大半天，找到NCE85H21C  85V  210A   4毫歐  220封裝 。

能用國產的我絕不買進口零件。

這顆MOS看曲線圖，VGS在6V的時候可以完全導通，電流達到100A以上。

正適合我需求。兩顆并聯只有2毫歐內阻，能滿足我需求就是好寶貝！

淘寶價3.5一顆入手30顆。


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hylylx
LV.9
9
2020-11-03 08:40
熱淚盈眶前來頂帖，正需要呢
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2020-11-03 22:30
@tanb006
開工，測試，找效率下降的原因。電流直接上到4A，用熱成像儀觀察板子上哪些零件溫度高。懷疑的對象是MOS和電感，也有電容。熱機10分鐘后熱成像顯示MOS溫度最高，為50—60度左右（具體溫度記不清，不能瞎寫，但就在這范圍內，四個臂的溫度是不同的。）MOS是IRF3710，100V 57A 23毫歐。選這顆是為了安全，100V耐壓，遠超芯片的極限電壓60V。所以前幾次損壞的也僅僅是芯片?？磥韮茸杼?，換管子。家里還有做電動車控制器剩下的NCE8580，85V 80A 8.5毫歐。這下效率應該能上去了吧，嘿嘿，裝機測試效率。果然，4A負載下效率穩定在91--92％之間，但距離標稱的最高效率95％還有很遠的路要折騰。對比和查看實物波形，發現無論驅動低端MOS還是驅動高端MOS，驅動VGS都很低。低端MOS的驅動用的是芯片供電8V，驅動高端MOS用的是泵電源，VGS峰峰值是7.2—7.5V。這個固有的設計限制了MOS的選用。普通MOS在8V以上才能達到完全打開的階段，或許這是效率上不去的主因。網上搜了大半天，找到NCE85H21C 85V 210A 4毫歐 220封裝。能用國產的我絕不買進口零件。這顆MOS看曲線圖，VGS在6V的時候可以完全導通，電流達到100A以上。正適合我需求。兩顆并聯只有2毫歐內阻，能滿足我需求就是好寶貝！淘寶價3.5一顆入手30顆。

開始畫第二版PCB,

在前一版的基礎上8顆MOS并排裝在一只散熱片上，做好絕緣措施。

芯片放在MOS前面，MOS后面是輸入電容、大電感、輸出電容。

PCB底部是過流保護和電流檢測電阻。其他零件都在頂層。

整個板子尺寸大約10*8厘米。高不超過5厘米。

電流檢測部分信號走線按照官方PDF說明，用差分走線引入芯片。在

板子打樣期間，特意用電橋從一堆0805電阻里挑出來十幾顆阻值盡量一致的100歐姆電阻做差分信號輸入用。

制作了散熱片、鉆孔、攻絲。選了幾十顆內阻基本一致的電解。

又做了一個DC-DC反激小電源，用來驅動12V風機，準備在滿功率的時候能有合適的散熱。

DC-DC反激小電源是之前就畫好的小板，原本是小模塊的設計方案，重繞一個變壓器就直接拿來用了。

調試好小電源和風機，靜等第二版PCB的到來。

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2020-11-03 22:31
@hylylx
熱淚盈眶前來頂帖，正需要呢
多謝捧場，我會持續更新整個制作過程和走過的坑。
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2020-11-04 21:46
@tanb006
開始畫第二版PCB,在前一版的基礎上8顆MOS并排裝在一只散熱片上，做好絕緣措施。芯片放在MOS前面，MOS后面是輸入電容、大電感、輸出電容。PCB底部是過流保護和電流檢測電阻。其他零件都在頂層。整個板子尺寸大約10*8厘米。高不超過5厘米。電流檢測部分信號走線按照官方PDF說明，用差分走線引入芯片。在板子打樣期間，特意用電橋從一堆0805電阻里挑出來十幾顆阻值盡量一致的100歐姆電阻做差分信號輸入用。制作了散熱片、鉆孔、攻絲。選了幾十顆內阻基本一致的電解。又做了一個DC-DC反激小電源，用來驅動12V風機，準備在滿功率的時候能有合適的散熱。DC-DC反激小電源是之前就畫好的小板，原本是小模塊的設計方案，重繞一個變壓器就直接拿來用了。調試好小電源和風機，靜等第二版PCB的到來。
新版PCB到，焊接好外圍零件和MOS、電感，加了前后各一個電解，準備測試波形。
如果波形OK，那就裝上所有零件開始加載。
一陣忙碌后，上12V，輸出15.2V  1A，各部分波形正常。
VGS波形也直上直下，沒有出現米勒平臺。驅動電阻是5.1歐姆0805。
看來可以裝上所有零件了。
裝電容，背面加錫，裝散熱片。
8顆MOS，兩顆一組并聯，沒用市面上灰白色的那種矽膠片，太厚，0.4mm。
用20mm寬的金色高溫膠帶在散熱片上貼一條。膠帶厚度0.1mm。
厚度對于熱傳導是很致命的。貼好膠帶，MOS背面略涂一層薄薄的導熱硅脂。
能多薄就多薄。涂好放在膠帶上正確的位置，用7字型壓板壓緊每一顆MOS。
事實證明這樣的散熱效果是在絕緣的前提下非常理想的了。
后期熱成像的圖像顯示溫度和散熱片只相差了5攝氏度。

組裝完成后接好電子負載和可調電源，示波器接好在電感前后和輸出端。
上電，輸出OK。慢慢加載，波形如PDF中變化一致。
加載到15.2V5A，老化10分鐘，用熱成像觀看有無發熱異常。
通常有故障、或者設計缺陷的時候，在這樣輕載的時候都會發現發熱異常的零件。
巡視一圈，一切正常。MOS溫度35度。環境溫度30度。
板子上溫度最高的是主芯片，55度。
個人猜想是因為芯片內部包含了強大的驅動電路。
驅動8顆100多A的MOS依然是那么從容。
繼續加載10A---20A---30A。一切正常。
30A的時候，電壓依然堅挺在15.2V。
輸入12V41A。整體效率超過92％。
看來電路還是有改進的余地。
這時候測量溫度，八顆MOS由于在同一塊散熱片上，溫差并不明顯，均在65—68度。
有個50毫米的12V0.2A小風扇吹著。電感就在散熱片后面，溫度55度，估計是被散熱片烤的。電容幾乎沒溫升，都是環境熱輻射導致電容溫度在33—38度。
距離散熱片近的更熱一些。
主芯片依然是55度沒變化。
一切都向好的方向發展，看起來很順利的時候通常都會有個坑在等著。
未完待續
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2020-11-05 17:30
@hylylx
熱淚盈眶前來頂帖，正需要呢
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2020-11-05 22:21
@tanb006
新版PCB到，焊接好外圍零件和MOS、電感，加了前后各一個電解，準備測試波形。如果波形OK，那就裝上所有零件開始加載。一陣忙碌后，上12V，輸出15.2V 1A，各部分波形正常。VGS波形也直上直下，沒有出現米勒平臺。驅動電阻是5.1歐姆0805。看來可以裝上所有零件了。裝電容，背面加錫，裝散熱片。8顆MOS，兩顆一組并聯，沒用市面上灰白色的那種矽膠片，太厚，0.4mm。用20mm寬的金色高溫膠帶在散熱片上貼一條。膠帶厚度0.1mm。厚度對于熱傳導是很致命的。貼好膠帶，MOS背面略涂一層薄薄的導熱硅脂。能多薄就多薄。涂好放在膠帶上正確的位置，用7字型壓板壓緊每一顆MOS。事實證明這樣的散熱效果是在絕緣的前提下非常理想的了。后期熱成像的圖像顯示溫度和散熱片只相差了5攝氏度。組裝完成后接好電子負載和可調電源，示波器接好在電感前后和輸出端。上電，輸出OK。慢慢加載，波形如PDF中變化一致。加載到15.2V5A，老化10分鐘，用熱成像觀看有無發熱異常。通常有故障、或者設計缺陷的時候，在這樣輕載的時候都會發現發熱異常的零件。巡視一圈，一切正常。MOS溫度35度。環境溫度30度。板子上溫度最高的是主芯片，55度。個人猜想是因為芯片內部包含了強大的驅動電路。驅動8顆100多A的MOS依然是那么從容。繼續加載10A---20A---30A。一切正常。30A的時候，電壓依然堅挺在15.2V。輸入12V41A。整體效率超過92％。看來電路還是有改進的余地。這時候測量溫度，八顆MOS由于在同一塊散熱片上，溫差并不明顯，均在65—68度。有個50毫米的12V0.2A小風扇吹著。電感就在散熱片后面，溫度55度，估計是被散熱片烤的。電容幾乎沒溫升，都是環境熱輻射導致電容溫度在33—38度。距離散熱片近的更熱一些。主芯片依然是55度沒變化。一切都向好的方向發展，看起來很順利的時候通常都會有個坑在等著。未完待續
因為這個拓撲是升降壓結構，所以看看升壓沒問題，就調高了輸入電壓，一點點調。
負載15.2V 電流固定在10A。
輸入在接近14V的時候，輸出電壓抖了一下，電感前后的波形有了變化。
檢測四個臂都有了波形。之前升壓的時候只有兩個臂是有波形的。
證明了主芯片進入了升降壓的混合模式。
繼續調高輸入電壓，當達到18V時，進入了降壓模式。
帶載10A的情況下，電感波形很干凈，沒有畸變。
繼續提高輸入電壓，當加到25V時出現了異響，電感波形混亂，正要保存波形的時候芯片掛了。
瞬間沒有輸出。輸入沒有短路，電流在10毫安附近。
斷電測量芯片的各個腳對地電阻，沒有發現短路，再次上電12V，輸出正常。
剛剛的異常情況讓我瞬間懵了，芯片正常，零件正常，25V異響？12V卻正常？
再試一次，大不了再燒幾十塊錢的事。
這次負載調到1A，輸入限流到2A。
輸入電壓慢慢上升，跟上一次一樣，在14---18V進入混合狀態，18V以后變為純降壓模式。
到25V還是吱一聲保護了。
故障了，沒有任何零件損壞，只能有兩個可能：
1. 芯片保護了。
2. 外圍零件有問題。

首先芯片是可以工作在60V的。PDF是這么說的，至少也能在55V工作。
在25V出現問題明顯不是保護。
我的保護電壓范圍也設置在10—55V,輸入電壓檢測引腳的電壓在范圍內，并沒有因輸入電壓過高而保護。
所以芯片保護的說法不成立，至少不是過壓保護。
其次第二點，實際測量外圍無損壞零件，這又讓思維陷入怪圈。
反復閱讀PDF幾個小時后，發現了一行小字：
在關于C-SLOPE 的計算公式下面有一句話的說明：
A smaller slope capacitor results in larger slope signal which is better for
noise immunity in the transition region (VIN~VOUT)
翻譯了下，大意是這個斜坡補償電容越大，整個輸入輸出的電壓范圍內會越穩定，
這只是我的理解，可能并非原意。這個電容計算的是470P，實際安裝的是220P的。
因為220P能還原電感上的電流波形。而470P就失去了波形的尖峰，變成略軟的三角波了。
在220P的時候，各處波形都非常OK。
自以為三角波很正，沒雜波就OK了。沒想到坑在這里。

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2020-11-05 22:25
@ymyangyong
頂帖看直播[圖片]

頂帖必回。

碼字真的難啊。只能每天擠一點點了。辛苦版主持續關注。

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2020-11-05 22:41
@tanb006
頂帖必回。碼字真的難啊。只能每天擠一點點了。辛苦版主持續關注。
頂一個，焊接的實物來一個嘛
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2020-11-06 23:18
@tanb006
因為這個拓撲是升降壓結構，所以看看升壓沒問題，就調高了輸入電壓，一點點調。負載15.2V電流固定在10A。輸入在接近14V的時候，輸出電壓抖了一下，電感前后的波形有了變化。檢測四個臂都有了波形。之前升壓的時候只有兩個臂是有波形的。證明了主芯片進入了升降壓的混合模式。繼續調高輸入電壓，當達到18V時，進入了降壓模式。帶載10A的情況下，電感波形很干凈，沒有畸變。繼續提高輸入電壓，當加到25V時出現了異響，電感波形混亂，正要保存波形的時候芯片掛了。瞬間沒有輸出。輸入沒有短路，電流在10毫安附近。斷電測量芯片的各個腳對地電阻，沒有發現短路，再次上電12V，輸出正常。剛剛的異常情況讓我瞬間懵了，芯片正常，零件正常，25V異響？12V卻正常？再試一次，大不了再燒幾十塊錢的事。這次負載調到1A，輸入限流到2A。輸入電壓慢慢上升，跟上一次一樣，在14---18V進入混合狀態，18V以后變為純降壓模式。到25V還是吱一聲保護了。故障了，沒有任何零件損壞，只能有兩個可能：1.芯片保護了。2.外圍零件有問題。首先芯片是可以工作在60V的。PDF是這么說的，至少也能在55V工作。在25V出現問題明顯不是保護。我的保護電壓范圍也設置在10—55V,輸入電壓檢測引腳的電壓在范圍內，并沒有因輸入電壓過高而保護。所以芯片保護的說法不成立，至少不是過壓保護。其次第二點，實際測量外圍無損壞零件，這又讓思維陷入怪圈。反復閱讀PDF幾個小時后，發現了一行小字：在關于C-SLOPE的計算公式下面有一句話的說明：Asmallerslopecapacitorresultsinlargerslopesignalwhichisbetterfornoiseimmunityinthetransitionregion(VIN~VOUT)翻譯了下，大意是這個斜坡補償電容越大，整個輸入輸出的電壓范圍內會越穩定，這只是我的理解，可能并非原意。這個電容計算的是470P，實際安裝的是220P的。因為220P能還原電感上的電流波形。而470P就失去了波形的尖峰，變成略軟的三角波了。在220P的時候，各處波形都非常OK。自以為三角波很正，沒雜波就OK了。沒想到坑在這里。
換上470P的電容，再次測試，果然正常了。
從10—35V輸入都正常，看來是這個電容的問題。
測量C-SLOPE電容上的波形，三角波在小的時候濾的像貓耳朵一樣。
電流30A的時候波形正常了。是個三角形，看的到角。
繼續加大輸入電壓，38V就異響了，但是沒停機。
估計這個電容還需要加大？以改善輸入輸出的穩定性？
看PDF里的公式，這個電容的確和輸入電壓的范圍有關，但計算很復雜。
這個表格也只能參考。于是秉持自己動手豐衣足食的精神，一點點的改動C-SLOPE。
不斷的加貼39P的電容，最終得到的值是在10---55V輸入范圍內正常工作的電容量為680P。
雖然在輕載的時候波形不再是三角波，但無所謂。
看來芯片對電流的檢測是很寬容的。
至此，整個輸入范圍和輸出都能滿足我的要求。
也測試過50A輸出，MOS的溫度達到了85攝氏度。
經過細節的多次改動，整機效率達到了最高94％以上。
效率最低的時候是在最高電壓輸入的時候，52V輸入，15.2V輸出，50A。
效率只有92％以上。
四個臂中，降壓時，輸入的第一組MOS最熱。
這組MOS由電容泵供電驅動，驅動VGS電壓是6.5V—7V。
想再通過增加MOS并聯的方式來提高效率恐怕是行不通的。
主芯片已經很累了，驅動8顆大電流MOS需要很大力氣的。
下一版我打算改為專用芯片+隔離變壓器驅動，讓主芯片能降低一些溫度，工作會更可靠一些。
輸入和輸出電壓電流都用差分放大后給單片機做個顯示功能。
散熱片用熱管，面板用PCB畫一個打樣，外殼用個淘寶上購買的小型電腦機箱就OK了。
理想很豐滿，現實很骨感。想的太美又掉坑里了。下回再說是什么坑。

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2020-11-06 23:20
@zhiyiyunmeng
頂一個，焊接的實物來一個嘛

原設計賣了。所以很難貼圖上來。

原因大家都懂得，我會抽空再做一個簡化版的留下來自己用。

后續會有制作簡化版的實物圖。

鑒于某些原因，上面兩張原理圖也是刪除了很多內容的，只保留了基礎功能。

希望能理解。

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2020-11-18 19:26
@tanb006
換上470P的電容，再次測試，果然正常了。從10—35V輸入都正常，看來是這個電容的問題。測量C-SLOPE電容上的波形，三角波在小的時候濾的像貓耳朵一樣。電流30A的時候波形正常了。是個三角形，看的到角。繼續加大輸入電壓，38V就異響了，但是沒停機。估計這個電容還需要加大？以改善輸入輸出的穩定性？看PDF里的公式，這個電容的確和輸入電壓的范圍有關，但計算很復雜。這個表格也只能參考。于是秉持自己動手豐衣足食的精神，一點點的改動C-SLOPE。不斷的加貼39P的電容，最終得到的值是在10---55V輸入范圍內正常工作的電容量為680P。雖然在輕載的時候波形不再是三角波，但無所謂?？磥硇酒瑢﹄娏鞯臋z測是很寬容的。至此，整個輸入范圍和輸出都能滿足我的要求。也測試過50A輸出，MOS的溫度達到了85攝氏度。經過細節的多次改動，整機效率達到了最高94％以上。效率最低的時候是在最高電壓輸入的時候，52V輸入，15.2V輸出，50A。效率只有92％以上。四個臂中，降壓時，輸入的第一組MOS最熱。這組MOS由電容泵供電驅動，驅動VGS電壓是6.5V—7V。想再通過增加MOS并聯的方式來提高效率恐怕是行不通的。主芯片已經很累了，驅動8顆大電流MOS需要很大力氣的。下一版我打算改為專用芯片+隔離變壓器驅動，讓主芯片能降低一些溫度，工作會更可靠一些。輸入和輸出電壓電流都用差分放大后給單片機做個顯示功能。散熱片用熱管，面板用PCB畫一個打樣，外殼用個淘寶上購買的小型電腦機箱就OK了。理想很豐滿，現實很骨感。想的太美又掉坑里了。下回再說是什么坑。
新的PCB到了。
杜絕了前面發現的那些問題。風道和散熱片也有了優化。
焊接過程略過，裝機后用電子負載測試OK。
輸出調為14.8V，然后關機。在負載上接入一只12V20AH電瓶。
再開機，神奇的事情發生了，我的輸入可調電源冒煙了。
30V5A的線性可調電源。怎么會冒煙？好郁悶。
但很明顯是在我開機瞬間，電源冒煙了。
還好我有四臺3005電源，平時可并可串，應用靈活。
節省時間換一臺再試，瞬間又掛一臺可調電源。
雖然損失兩臺電源，但問題點就很明顯了，出在板子上。
煩人的板子啊，不管了，先冷靜下，換個事情做作先。
找來一堆很少用到的三極管，把電源修好先。
電源拆開發現是輸出部分過壓了。
輸出電容掛了，輸出上的其他小零件也掛了幾個，但整個輔助電路和顯示控制部分完好。
換好電容，反復測試OK，兩臺可調修復完畢。一個下午就這樣過去了。
晚上靜下心來想問題的來由：
損壞兩臺電源，肯定是板子出問題了。
一步步反推，接電池之后連損兩塊電源，而之前各種測試都很OK。
問題在電池上？難道不能接容性負載？之前測試都是用電子負載的。
電池、容性負載、為啥電源壞了？被高壓損壞？我的DC-DC產生的高壓？？？
說出來我自己都不信。疑惑啊，來反推一次原理圖：
當輸出接入電池的時候，各MOS都處于關閉狀態，電感上無電流，輸入處咋會產生高壓？
當開始上電的時候會進入軟啟動，脈寬是逐漸打開的，電感中電流并不大。
但是，突然發現了一個問題：剛開始的時候，由于脈寬逐漸打開，SW2上就沒有多少電壓。
SW2處的電壓是低于電池電壓的。此時Q7Q8打開了，電池的電倒灌進來。。。。。。
然后逆向升壓了。。。升了。。。了。。。
唉，被電池打敗了。

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2020-11-19 21:16
@tanb006
新的PCB到了。杜絕了前面發現的那些問題。風道和散熱片也有了優化。焊接過程略過，裝機后用電子負載測試OK。輸出調為14.8V，然后關機。在負載上接入一只12V20AH電瓶。再開機，神奇的事情發生了，我的輸入可調電源冒煙了。30V5A的線性可調電源。怎么會冒煙？好郁悶。但很明顯是在我開機瞬間，電源冒煙了。還好我有四臺3005電源，平時可并可串，應用靈活。節省時間換一臺再試，瞬間又掛一臺可調電源。雖然損失兩臺電源，但問題點就很明顯了，出在板子上。煩人的板子啊，不管了，先冷靜下，換個事情做作先。找來一堆很少用到的三極管，把電源修好先。電源拆開發現是輸出部分過壓了。輸出電容掛了，輸出上的其他小零件也掛了幾個，但整個輔助電路和顯示控制部分完好。換好電容，反復測試OK，兩臺可調修復完畢。一個下午就這樣過去了。晚上靜下心來想問題的來由：損壞兩臺電源，肯定是板子出問題了。一步步反推，接電池之后連損兩塊電源，而之前各種測試都很OK。問題在電池上？難道不能接容性負載？之前測試都是用電子負載的。電池、容性負載、為啥電源壞了？被高壓損壞？我的DC-DC產生的高壓？？？說出來我自己都不信。疑惑啊，來反推一次原理圖：當輸出接入電池的時候，各MOS都處于關閉狀態，電感上無電流，輸入處咋會產生高壓？當開始上電的時候會進入軟啟動，脈寬是逐漸打開的，電感中電流并不大。但是，突然發現了一個問題：剛開始的時候，由于脈寬逐漸打開，SW2上就沒有多少電壓。SW2處的電壓是低于電池電壓的。此時Q7Q8打開了，電池的電倒灌進來。。。。。。然后逆向升壓了。。。升了。。。了。。。唉，被電池打敗了。
接著有了預防方案，在輸入端串入一只6A10二極管，掛上示波器看輸入的電壓是怎么變化的。
上電瞬間，的確是反向升壓了，無論輸入電壓是低還是高，都是升壓。
電壓會疊加在輸入電壓上，造成我的可調電源損壞。
咋辦捏，想想吧，辦法總是有的。
輸出的Q7Q8兩顆MOS更換成二極管，不就一勞永逸了？
嗯，犧牲點效率把。去掉MOS，去掉驅動電路。
換上60A45V220封裝的肖特基，理論上杜絕了逆向升壓。
實際還得試試才知道。二極管在高溫時候的漏電流還是不小的。
再次試機，非常理想。沒倒灌。電池負載正在充電。
測試的時候，限流電阻用的0.020歐姆，因此輸出電流只有2A多。
輸入電壓可以隨意在10—50V之間調整。
至此，整個電源調試完畢，也只能用二極管替換Q7Q8了。
效率下降很多，但升降壓功能是完美實現了。
目前正在畫下一版?；謴蚎7Q8,提高性能，但在初始幾秒的時候會屏蔽掉Q7Q8的驅動信號。

這樣在初始的幾秒，MOS當二極管用，實際上并沒有多少損耗。

主要的作用是防止負載為電池的時候，逆向電流形成升壓，導致輸入部分損壞。

幾秒后，再接通驅動。當然，PCB上也給Q7Q8并了一只60A45V肖特基。
用于防止突然大電流沖擊。MOS的體二極管速度可遠不及肖特基。
這樣處理后就兼顧了效率和安全性。
畫板子好慢，一點點尺寸都需要推擠。大家需要等個把月了。
畫好后再來跟大家分享。到時候公布PCB。

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dy-Mkbt3LwQ
LV.1
21
2020-11-26 10:55
@tanb006
接著有了預防方案，在輸入端串入一只6A10二極管，掛上示波器看輸入的電壓是怎么變化的。上電瞬間，的確是反向升壓了，無論輸入電壓是低還是高，都是升壓。電壓會疊加在輸入電壓上，造成我的可調電源損壞。咋辦捏，想想吧，辦法總是有的。輸出的Q7Q8兩顆MOS更換成二極管，不就一勞永逸了？嗯，犧牲點效率把。去掉MOS，去掉驅動電路。換上60A45V220封裝的肖特基，理論上杜絕了逆向升壓。實際還得試試才知道。二極管在高溫時候的漏電流還是不小的。再次試機，非常理想。沒倒灌。電池負載正在充電。測試的時候，限流電阻用的0.020歐姆，因此輸出電流只有2A多。輸入電壓可以隨意在10—50V之間調整。至此，整個電源調試完畢，也只能用二極管替換Q7Q8了。效率下降很多，但升降壓功能是完美實現了。目前正在畫下一版?；謴蚎7Q8,提高性能，但在初始幾秒的時候會屏蔽掉Q7Q8的驅動信號。這樣在初始的幾秒，MOS當二極管用，實際上并沒有多少損耗。主要的作用是防止負載為電池的時候，逆向電流形成升壓，導致輸入部分損壞。幾秒后，再接通驅動。當然，PCB上也給Q7Q8并了一只60A45V肖特基。用于防止突然大電流沖擊。MOS的體二極管速度可遠不及肖特基。這樣處理后就兼顧了效率和安全性。畫板子好慢，一點點尺寸都需要推擠。大家需要等個把月了。畫好后再來跟大家分享。到時候公布PCB。
頂一個，非常贊！有個地方沒看明白  “恢復Q7Q8,提高性能，但在初始幾秒的時候會屏蔽掉Q7Q8的驅動信號。

這樣在初始的幾秒，MOS當二極管用，實際上并沒有多少損耗。

主要的作用是防止負載為電池的時候，逆向電流形成升壓，導致輸入部分損壞。

幾秒后，再接通驅動。" 這個怎么實現??？
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2020-11-26 11:12
@dy-Mkbt3LwQ
頂一個，非常贊！有個地方沒看明白 “恢復Q7Q8,提高性能，但在初始幾秒的時候會屏蔽掉Q7Q8的驅動信號。這樣在初始的幾秒，MOS當二極管用，實際上并沒有多少損耗。主要的作用是防止負載為電池的時候，逆向電流形成升壓，導致輸入部分損壞。幾秒后，再接通驅動。"這個怎么實現啊？

最簡單的辦法就是用一個三極管、一個穩壓二極管、一個電容。

當電容上的電壓高于穩壓管的時候，擊穿穩壓管，三極管導通。

這樣就可以用電容的充電時間來延時。

三極管可以去控制光耦、小型繼電器或者模擬開關電路。

這樣就可以在一段時間內切斷MOS管的驅動信號。

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Mv_vM
LV.1
23
2021-01-15 14:56

樓主你好，我用LM5176做的 一個輸入8-25V輸出 12V的電源板，板子大小不大，5*7cm，希望功率越大越好，不加散熱器，測試發現幾個問題：

1.空載功耗都比較大達到了有幾十個毫安，這個是正常的嗎

2.當我升高輸入電壓時，電感叫聲越來越大，到18V時，此時空載電壓不能穩定到12V（此時輸出12.6V），但是這個狀態加上負載能工作

3.當輸入電壓為19V時，輸出電壓為13.08V，此時電感不叫，功耗此時顯示為0，這個可能是什么原因導致的呢？

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cpu51
LV.5
24
2021-01-15 16:35

用了這個混合模塊，他們做到了0-7000V的電壓調整，而且是0V起調，說是線性電源，懂的大神科普一下。我準備買一個，加上觸摸屏，做個0-60V的玩玩。

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2021-01-16 08:34
@Mv_vM
樓主你好，我用LM5176做的一個輸入8-25V輸出12V的電源板，板子大小不大，5*7cm，希望功率越大越好，不加散熱器，測試發現幾個問題：1.空載功耗都比較大達到了有幾十個毫安，這個是正常的嗎2.當我升高輸入電壓時，電感叫聲越來越大，到18V時，此時空載電壓不能穩定到12V（此時輸出12.6V），但是這個狀態加上負載能工作3.當輸入電壓為19V時，輸出電壓為13.08V，此時電感不叫，功耗此時顯示為0，這個可能是什么原因導致的呢？[圖片]

第一個問題，空載功耗很正常。芯片空載的時候都有大約50度的溫度，這個是正常的。

第二和第三個問題應該是同一個原因，就是芯片工作在升降壓的混合模式了。可以仔細調整電流采樣的走線，一定要差分形式，和斜坡補償電容來減輕這個情況。

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dy-MVGfwCPY
LV.1
26
2021-03-13 21:33
@tanb006
第一個問題，空載功耗很正常。芯片空載的時候都有大約50度的溫度，這個是正常的。第二和第三個問題應該是同一個原因，就是芯片工作在升降壓的混合模式了?？梢宰屑氄{整電流采樣的走線，一定要差分形式，和斜坡補償電容來減輕這個情況。

樓主你好，我在用lm5176設計buck。

測試中發現當電流過大時，輸出電壓就開始跳動，SW1的占空比直接從30%降到2~3%，波形更像階躍，請問可能是哪里出現問題呢。

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dy-h7FhMUkX
LV.1
27
2021-07-08 08:40
@Mv_vM
樓主你好，我用LM5176做的一個輸入8-25V輸出12V的電源板，板子大小不大，5*7cm，希望功率越大越好，不加散熱器，測試發現幾個問題：1.空載功耗都比較大達到了有幾十個毫安，這個是正常的嗎2.當我升高輸入電壓時，電感叫聲越來越大，到18V時，此時空載電壓不能穩定到12V（此時輸出12.6V），但是這個狀態加上負載能工作3.當輸入電壓為19V時，輸出電壓為13.08V，此時電感不叫，功耗此時顯示為0，這個可能是什么原因導致的呢？[圖片]

你好！第一個問題空載功耗大 有解決？還是就是正常的。我目前也是輸入24V輸出12V  空載時輸入電流有40MA 這個是正常的？

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dy-h7FhMUkX
LV.1
28
2021-07-08 11:09

版主你好！文章很好。想問一下關于LM5176的靜態功耗多少電流算正常。這個靜態功耗有方法優化？謝謝！

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dy-h7FhMUkX
LV.1
29
2021-07-09 11:12
@tanb006
第一個問題，空載功耗很正常。芯片空載的時候都有大約50度的溫度，這個是正常的。第二和第三個問題應該是同一個原因，就是芯片工作在升降壓的混合模式了。可以仔細調整電流采樣的走線，一定要差分形式，和斜坡補償電容來減輕這個情況。

版主你好！文章很好。想問一下關于LM5176的靜態功耗多少電流算正常。這個靜態功耗有方法優化？謝謝！

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30
2021-09-15 14:51
@Mv_vM
樓主你好，我用LM5176做的一個輸入8-25V輸出12V的電源板，板子大小不大，5*7cm，希望功率越大越好，不加散熱器，測試發現幾個問題：1.空載功耗都比較大達到了有幾十個毫安，這個是正常的嗎2.當我升高輸入電壓時，電感叫聲越來越大，到18V時，此時空載電壓不能穩定到12V（此時輸出12.6V），但是這個狀態加上負載能工作3.當輸入電壓為19V時，輸出電壓為13.08V，此時電感不叫，功耗此時顯示為0，這個可能是什么原因導致的呢？[圖片]

1.空載幾十個毫安是正常的。

2.如果電感有叫聲，說明環路還是不穩定。這里需要調整。官方的表格中設計出的反饋參數是真實可信的，不同的是你自己實物中，輸出電容的阻抗未必能達到理想值。這個阻抗需要實測，或者邊測試邊調整。輸出電容的容量和阻抗和環路有直接關系，輸入參數錯誤會導致計算出錯誤的反饋零件參數，從而導致環路自激、嘯叫。

3.功耗為0可能是你的計量設備出現的誤差。如果是空載，起碼得有50--100毫安的電流。也或許你輸入部分沒有裝共模電感，導致DC-DC的雜波傳到測試設備，影響了結果。

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