Squillo del regolatore di commutazione


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Ho sviluppato un regolatore di commutazione DCDC 48v -> 6v usando l' LTC3810 . Funziona bene, tranne per il fatto che è presente uno squillo sull'uscita di ciascun interruttore. Potete vedere la traccia dell'ambito sull'immagine. Questa misura è stata presa attraverso il cappuccio di ingresso del regolatore 3.3v, a circa 30 cm di filo di distanza. Ne ottengo uno ogni 4us (250kHz). L'ampiezza sembra essere di circa 200mv pp. La suoneria è abbastanza grave da passare attraverso il regolatore successivo (un altro DCDC 6v -> 3.3v) e sta causando problemi con la mia trasmissione EtherCAT.

Qual è la cosa migliore da fare al riguardo? Dovrei provare ad aggiungere un piccolo induttore o un resistore da qualche parte all'uscita? Ho già un limite di uscita piuttosto massiccio (5600uF).

Inserito il:

Ho provato ad aggiungere perle di ferrite, induttori e tappi come suggerito, ma non mi hanno aiutato. Ora sto provando un induttore principale più grande.

Anello di commutazione sul circuito LTC3810. Circuito LTC3810 Rendering lato inferiore Rendering del lato superiore inserisci qui la descrizione dell'immagine Strati di alimentazione


Qual è la corrente di uscita?
Abdullah Kahraman,

È valutato per 4A, ma probabilmente sta fornendo circa 2,5A ora.
Rocketmagnet,

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Hai provato a cambiare il modo in cui sondare l'output di SMPS?
Abdullah Kahraman,

Risposte:


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Innanzitutto, molto di quel suono probabilmente non è effettivamente presente. I componenti ad altissima frequenza fanno sì che l'oscilloscopio mostri il rimbalzo della modalità comune come segnale della modalità differenziale.

In secondo luogo, tutti gli alimentatori a commutazione avranno disturbi di commutazione sulla loro uscita. Alcuni di questi conterranno alte frequenze. I regolatori lineari possono avere specifiche di reiezione degli input impressionanti, ma ciò avviene con l'elettronica attiva con una larghezza di banda limitata. Il nuovo rifiuto di ingresso è valido solo per le basse frequenze, come alcuni 10s di kHz. Ecco perché è prassi normale precedere un regolatore lineare con un tallone di ferrite (induttore di chip) quando la tensione di ingresso proviene da uno switcher. L'induttore di chip e il cappuccio di ingresso del regolatore devono essere fisicamente vicini, il circuito chiuso deve essere piccolo e le correnti del circuito attentamente considerate nel layout. Non vuoi che le correnti del circuito ad alta frequenza corrano attraverso il piano terra principale.

Inserito il:

Non ho notato che anche la seconda fornitura era uno switcher, ma questo non cambia nulla. Le alte frequenze dai bordi degli impulsi del primo commutatore stanno apparentemente passando attraverso la seconda alimentazione, lineari o meno. Prova l'induttore di chip seguito dal cappuccio direttamente sul terreno della seconda alimentazione, non su quello generale. Questo ovviamente deve essere un tappo di ceramica, grande quanto ragionevole per la tensione. Un secondo cappuccio più piccolo con una migliore risposta alle alte frequenze potrebbe essere di aiuto.

Informazioni sul rimbalzo al suolo in modalità comune. Il terreno non è più un singolo nodo aggregato ad alte frequenze e, di conseguenza, non ha tutti lo stesso potenziale. A volte intere sezioni di terra e potenza insieme possono sperimentare il rimbalzo della modalità comune. Tuttavia, ciò a cui mi riferivo era questo rimbalzo della modalità comune nell'ambito. I segnali in modalità comune ad alta frequenza possono essere visualizzati come segnali in modalità differenziale. Dave, questo era un grosso problema nella tua domanda simile, ed è probabilmente parte della risposta anche qui. Ricorda come le cose sembravano molto meglio quando hai collegato la sonda dell'oscilloscopio direttamente all'output con un limite e non c'è altro posto. Tuttavia, in questo caso un circuito a valle non funziona, quindi abbastanza rumore è abbastanza reale da essere un problema.

Non riesco a capire facilmente dai layout cosa viene effettivamente instradato dove. Una delle cose importanti con gli switcher è contenere le correnti di loop ad alta e alta frequenza. Assicurati che non corrano attraverso il piano terra principale. Ogni commutatore dovrebbe avere la propria rete di terra e quella rete dovrebbe essere legata alla terra principale in un solo posto. Ciò mantiene locali le correnti locali poiché solo la corrente di entrata o di uscita della rete può fluire attraverso il singolo punto di connessione.


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Che cos'è il "rimbalzo in modalità comune" e quale meccanismo lo fa apparire come segnale in modalità differenziale in un o-scope? È una domanda degna da porre alla comunità?
Dave.Mech.Eng,

@Dave: abbiamo esaminato questo aspetto in dettaglio nella tua domanda piuttosto simile a questo.
Olin Lathrop,

Oh scusa. Spero di non aver perso quella parte. Ho letto a fondo la risposta di tutti più volte. Leggerò di nuovo il tuo per essere sicuro. Come ricordo, hai identificato il "rimbalzo di terra in modalità commom" come il colpevole di alcuni dei rumori ad alta frequenza, come hai fatto anche qui. Immagino che ora sto cercando la sua causa fisica in termini di principi elementari. Sto leggendo un libro sull'integrità del segnale e credo di avere una certa comprensione del rimbalzo del terreno. Non capisco a quale "modalità comune" si riferisca in questo contesto. Non ho ancora trovato questo termine nel libro.
Dave.Mech.Eng,

Ho aggiunto un'immagine dei livelli se è di aiuto. (Spero non sia troppo grande).
Rocketmagnet,

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@endolith: non puoi sempre dire una volta che hai preso tutte le misure ragionevoli per ridurre l'accoppiamento in modalità comune e differenziale. In parte è per esperienza ciò che farà un ambito, specialmente se la sonda non è collegata correttamente.
Olin Lathrop,

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Poiché il layout del PCB ha una grande influenza sulle prestazioni di un SMPS, sarebbe bello vedere il layout del tuo PCB e uno scatto del segnale dell'oscilloscopio più ampio (intendo un aumento dell'asse orizzontale).

Potrebbe essere utile vedere l'oscilloscopio del nodo di commutazione. Penso che questo sia il nodo che hai etichettato come "CENTRO". Potresti sondare anche il nodo di terra?

Poiché si è verificato il problema in questo post , è possibile controllare la parte "Compensazione loop".

Come puoi vedere in questo post , il rumore in modalità comune e il filo di terra che agisce come un'antenna sono un grosso problema negli alimentatori a commutazione di modalità. Estrarre il filo di terra della sonda dell'oscilloscopio e collegare invece un filo corto. Puoi controllare questa risposta al post.

modificare

La selezione dell'induttore è piccola nell'induttanza per 250 kHz. Avrai una corrente di ondulazione dell'induttore di circa il 50%. Scegli un induttore più grande di 13uH.

Il tuo induttore è eccessivo guardando le valutazioni attuali di esso. La valutazione di 20A Irms a 20 gradi di aumento della temperatura del celcius è enorme. Non conosco le tue tensioni di ingresso massime e minime, ma tutto ciò che serve è un induttore con almeno 4A Irms e 4.8A Isat. Potresti voler andare un po 'più in alto di quello, ma 20A è troppo.

Vi sto dicendo questo indovinando che il vostro induttore è uno di SER2918H-103KL, SER2915H-103KL o SER2915L-103KL.

Posso suggerirti questi induttori: DO5010H-153ML , DO5022P-153 , MSS1278-153 o qualcosa di simile.


OK, ho aggiunto i livelli. Spero che aiutino. Devo aspettare fino a domani prima di poter aggiungere altre tracce di segnale. Sto leggendo attentamente i post che hai suggerito.
Rocketmagnet,

Potresti aggiungere la serigrafia con i designatori sugli strati?
Abdullah Kahraman,

Dovresti aggiungere la serigrafia ai livelli. Mi piace questa immagine. Non riesco ancora a capire dagli strati dov'è il tuo induttore se ometto il 3D.
Abdullah Kahraman,

Il problema è che non c'è spazio per il vero schermo di seta. Consentitemi di aggiungere un'altra immagine ...
Rocketmagnet,

L'induttore si trova sul lato superiore (rosso) della scheda, l'LTC3810 si trova sul lato inferiore (blu). L'induttore è collegato ai due pad sullo strato rosso etichettato "1 VOUT" e "2 CENTER"
Rocketmagnet,

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I transitori sono su entrambi i fronti di commutazione o solo uno. Se uno, quale.

Sono previsti transitori ai fronti di commutazione.
Gestirli è il problema.
Immagino che sia molto attento andare sul layout e vedere cosa scorre dove sarà quello che è richiesto, ma vedo anche sotto come una possibilità.

Nota sulla Scheda pagine 13 e 20 che forniscono la possibilità di tornare BGRTN (inferiore cancello FET ritorno di massa) per una piccola tensione negativa per massimizzare finestra passante altezza libera. Il fatto che forniscano questa interessante funzionalità suggerisce che potrebbe essere necessario in alcune occasioni in quanto non è qualcosa che faresti alla leggera. Questo NON dovrebbe essere necessario in un progetto finito ma, usando dire -2Von BGRTN ora puoi vedere se ha un'influenza maggiore. (Sollevare il pad IC e applicare il segnale -2V. Aggiungere un piccolo cappuccio (~~ 0,1 uF?) Al pin alla terra più vicina. Se ha un effetto importante, suggerisce possibili problemi di sparo nei FET di uscita che possono contribuire ai transitori come visto .

Un filtro LC deve aiutare. O un tallone di ferrite da solo come dice Olin, o un induttore (tallone o piccola L) più cappuccio o cappucci. SE un cappuccio, posizionare dopo la L, se 2, un altro lato. . Tappo messo a terra sul secondo punto di massa del regolatore. Gli entusiasti eccessivi potrebbero progettare il filtro L & C per fornire un'impedenza che sembra buona, ma mi aspetto che qualsiasi LC la cui frequenza di risonanza fosse ben al di sotto delle frequenze nel transitorio (o ben al di sotto della frequenza di smps) sarebbe suscettibile di fare un grande differenza.

Come notato, la messa a terra dell'ambito fa una grande differenza. Il defunto Jim Williams di LT aveva alcune cose positive da dire su questo in alcune note dell'app, ma molto altro è stato scritto. La messa a terra di lunghezza zero dalla sonda vicino alla punta per mettere a terra il segnale più vicino senza anelli di raccolta è "abbastanza buona".
Molto su questo qui nel LT AN47 - 1991 assolutamente superbo e ancora valido.

Pochi accrediterebbero che questo era il modo GIUSTO per farlo :-).
È!

inserisci qui la descrizione dell'immagine


Jim Williams è morto pochi mesi fa. Questa nota dell'app è una delle sue più complesse, ma ne ha prodotte molte altre, tutte superbe. Scremandoli in modo da avere un'idea di ciò che è in loro pagheranno i dividendi in futuro. Jim era una delle persone originali della vecchia scuola della Silicon Valley. Pochissimi sono rimasti ora.
Russell McMahon,

Sì, Bob Phase e Jim Williams erano i guru analogici che la mia età poteva cogliere solo in pochissimi momenti. Potresti dirmi i nomi di quelli che sono rimasti e pochissimi?
Abdullah Kahraman,
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