[spiritos 0]

Доброго дня. Сделал себе DC-DC Step-UP преобразовать. Требовалось что бы он выжимал из батарей все, и заряжал портативные гаджеты через USB.

 

Учитывая спецификацию USB 2.0, напряжение должно быть в приделах от 4.75 - 5.25 вольт. Поэтому пересчитал делители на выходное напряжение стабилизатор 5.1 вольт. (Не удалось найти в городе точных резисторов, поэтому пришлось выбрать с линейки E24)

 

После тестирования были замечены проблемы со стабилизацией напряжения. При тока в 100 мА преобразователь ведет себя как надо, но стоит поднять потребление до 400-500 мА, и выходное напряжение поднимается до 5.34 вольта, что немного выходит за стандарт USB.

 

Преобразовать работает на частоте 0.6МГц, имеет транзисторный ключ, расчитаный на вход до 1.8 А, и на выход до 0.7 А.

 

Схема преобразователя.

 

Первая печатная плата (та что проверялась)

 

После исследования с мультиметром по первой печатной платы, решил переразвести землю к основной микросхеме, так как на отрезке от основной земли и земли микросхемы падение напряжения под 4-5 мВ. Во время тестирования допаял проводом землю на микросхему, в результате падение напряжения упало до 0.5 мВ. Такое изменение ни как не повлияло на выходное напряжение.

 

Притом замерял напряжение на FB(обратной связи). Оно также изменяется на минивольты с изменением нагрузки.

 

Вторая печатная плата, с новой разведенной землей (Не проверялась еще)

 

Что может так влиять на обратную связь преобразователя?. Пробовал менять диод шоттки на быстрые диоды. Также интерисует насколько критичен конденсатор C3, он по описанию служит FEED-FORWARD COMPENSATION.

 

Также устанавливал выходное напряжение 5.6 вольт, но под нагрузкой 500мА, оно проседало до 5.34 вольта. Это с этими стабилизаторами проблемы, или проблема все так в разводке платы ?

 

Плату отмывал от флюса несколько раз, так что уверен, что нигде не осталось флюса.

Изменено 13 февраля, 2013 пользователем spiritos

[SergCh 0]

В этом эффекте виноваты помехи и (или) пульсации входного (выходного) напряжений.

Есть же рекомендованная производителем разводка, зачем изобретать велосипед ?

Обратите внимание откуда берётся ОС у них и у вас, из какой точки.

Попробуйте на вашей плате

1. отключить конденсатор С3.

2. Непосредственно между 3 и 2 ногой мс поставить конденсатор примерно 100p.

3. параллельно входным и выходным конденсаторам установить сверху ещё такие же.

4. Переразвести плату так, как нарисовано в даташите производителя ))

[spiritos 0]

SergCh спасибо.

 

Добавление конденсатора между ОС и землей ничего не дало. А Вот отключения конденсатора С3, все поставило на место. В свободном состоянии напряжение 5.15 В, под нагрузкой(резисторная) в 560мА 5.11 В.

 

Насколько важен этот CF конденсатор? Что он дает. Замечал его во многих импусльных преобразователях.

 

Расчитал его по форумелу из даташита 1/(2*3.14*47000*6000) = 564 pF, но пока нету такого конденсатора, чтобы проверить.

 

 

4. Переразвести плату так, как нарисовано в даташите производителя ))

Эта зарядка делалась для отсеков батарей с включателем на 3 АА. Там было под плату всего 19*17*7 мм, поэтому с местом проблема.

 

посчитал КПД и измерил температуру корпуса микросхемы:

1)

Uin (В) =3.41

Iin (А) =1.04

Uout (В) =5.11

Iout (А) =0.56

КПД (%) =80.6

Температура =57

 

2

Uin (В) =4.15

Iin (А) =0.93

Uout (В) =5.11

Iout (А) =0.56

КПД (%) =74.1

Температура =35

 

3

Uin (В) =4.63

Iin (А) =0.78

Uout (В) =5.11

Iout (А) =0.56

КПД (%) =79.2

Температура =33

 

также скрин с осциллографа на выходе. (В схеме вместо С2 22 мкф тантал, поставил пока 47 мкф электролит, С1, С4 = 3.9 мкф керамика)

 

 

Насколько вредная такая пила на выходе ? она только под нагрузкой 560мА.

 

Также осталось загадкой почему в средней точке 4.15 В входного напряжения кпд меньше, чем в соседних. Пару раз замерял, думал что то попутал, но нет.

Изменено 16 февраля, 2013 пользователем spiritos

[zheka 1]

У меня была аналогичная ситуация, но с другим преобразователем.

ПРичина была в резисторах. Я решил, что резисторы можно ставить любые, достаточно лишь соблюсти коэффициент деления. И был неправ. В даташите было четко указано - рекомендуемое сопротивление одного из резисторов - 10 к. Второй рассчитывался по формуле.

 

Посмотрите, указано ли в даташите рекомендуемое сопротивление для одного из резисторов и сверьте с вашим.

Изменено 17 февраля, 2013 пользователем zheka

[spiritos 0]

У меня была аналогичная ситуация, но с другим преобразователем.

ПРичина была в резисторах. Я решил, что резисторы можно ставить любые, достаточно лишь соблюсти коэффициент деления. И был неправ. В даташите было четко указано - рекомендуемое сопротивление одного из резисторов - 10 к. Второй рассчитывался по формуле.

 

Да, в даташите на LM2731 говориться, что рекомендуется резистор 13.3 К а второй рассчитывать по формуле. Также там говориться что рекомендуется ток обратной связи 92 мкА.

 

собрал резисторами эти номиналы на 5.0 вольт.

13.3 К = 8.2К+5.1К и 40.5К = 33К + 7.5 К.

 

Без нагрузки 5.01В, с нагрузкой 5.16В.

 

Пробовал еще ставить Cf(С3) конденсатор наминалом 100pF и 680pF, напряжение выходное также подымалось до 5.3В, но форма выходного сигнала не менялось.

 

Чем грозит убрать этот конденсатор из схемы? пока очень не понимаю смысл его.

[Herz 4]

Чем грозит убрать этот конденсатор из схемы? пока очень не понимаю смысл его.

Потерей устойчивости конвертера. В даташите прямо указано:

Although internally compensated, the feed-forward capacitor Cf is required for stability (see Basic Application Circuit). Adding this capacitor puts a zero in the loop response of the converter. The recommended frequency for the zero fz should be approximately 6 kHz.

Может быть, отсюда будет понятнее.

[spiritos 0]

Схема была переразведена наиболее приближенно к отладочной плате под эти преобразователи, но и это ничего не дало, кроме как улучшилось теплоотводность и меньше стало падать напряжения между землей преобразователя.

 

 

моя плата

 

Скриншоты с осциллографа.

 

Схема без Cf с делителями на 5.1 вольта

 

Выход под нагрузкой 560мА

 

Точка между дросселем, SW, шотткой

 

Обратная связь

 

Схема с Cf , делитель 5.1 вольта

 

Выход под нагрузкой 560мА

 

Точка между дросселем, SW, шотткой

 

Обратная связь

 

------

 

Схема без Cf конденсатора нормально себя ведет ? судя по осциллограммам, или все таки стоит искать способы запуска схемы с Cf конденсатором. Но тогда проще в моем городе заказать другой преобразователь, чем купить резисторы 13.3 и 40.5 как по даташиту.

 

К тому же питать этим преобразователем собираюсь контроллер питания, которые в телефонах стоят, он также является преобразователем. То есть никаких микроконтроллеров и логики этот преобразователь питать не будет, где нужна большая точность стабилизации питания.

Изменено 18 февраля, 2013 пользователем spiritos

[wim 6]

Схема была переразведена наиболее приближенно к отладочной плате под эти преобразователи

Нельзя быть девушкой на 95%. Вы упорно проводите силовую землю так, что её контур охватывает вход обратной связи. И вообще для таких частот односторонние печатные платы не подходят. Тем более что в даташите вообще рекомендуют 4-слойную.

Схема без Cf конденсатора нормально себя ведет ? судя по осциллограммам, или все таки стоит искать способы запуска схемы с Cf конденсатором. Но тогда проще в моем городе заказать другой преобразователь, чем купить резисторы 13.3 и 40.5 как по даташиту.

Точность резисторов делителя на устойчивость не повлияет. Конденсатор-то в лучшем случае 5%.

ПМСМ, зря Вы зациклились на этом Cf. Лучше переразвести плату ещё ближе к даташиту.

[SergCh 0]

Схема была переразведена наиболее приближенно к отладочной плате под эти преобразователи, но и это ничего не дало, кроме как улучшилось теплоотводность и меньше стало падать напряжения между землей преобразователя.

Вы сделали тоже самое что и было.

Посмотрите на 11 странице рисунок 3

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2731.pdf

Делитель R1\R2 у них подключен в точках, где не протекает рабочий ток.

Не берусь утверждать что ещё одна переразводка исправит ситуацию, но тем не менее.

Раз преобразователь на меньших токах работает как надо, может быть дроссель в насыщение входит?

Попробуйте заменить его на рассчитанный на больший ток.

Входные и выходные конденсаторы вы пробовали добавлять вторым этажом?

Конденсатор Сf можно и не ставить если во всём диапазоне нагрузок, напряжений и рабочих температур преобразователь не возбуждается.

Не мешало бы посмотреть переходный процесс при сбросе/набросе нагрузки Iном-0.1Iном и обратно.

Если он не колебательный, и провалы-всплески устраивают, то и не забивать себе этим конденсатором голову.

 

Да, а кто мешает в 2 этажа сопротивления ставить чтобы получить нужный номинал ?

 

[spiritos 0]

Вы сделали тоже самое что и было.

Посмотрите на 11 странице рисунок 3

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2731.pdf

Делитель R1\R2 у них подключен в точках, где не протекает рабочий ток.

Не берусь утверждать что ещё одна переразводка исправит ситуацию, но тем не менее.

 

Спасибо, а это как раз не учел, да и на их отладочной плате тоже отведена обратная связь от силовой цепи.

 

Раз преобразователь на меньших токах работает как надо, может быть дроссель в насыщение входит?

Попробуйте заменить его на рассчитанный на больший ток.

 

Дроссель стоит на ток 3.9А

 

Входные и выходные конденсаторы вы пробовали добавлять вторым этажом?

Емкость таким способо была увеличина с 2.2uf до 4.4 uf

 

Не мешало бы посмотреть переходный процесс при сбросе/набросе нагрузки Iном-0.1Iном и обратно.

Если он не колебательный, и провалы-всплески устраивают, то и не забивать себе этим конденсатором голову.

Вечером проверю.

 

Да, а кто мешает в 2 этажа сопротивления ставить чтобы получить нужный номинал ?

 

Ставил 18К и вторым 51 К = 13.304К и 43К и вторым 910К = 41.06 По формулам у меня должно быть на выходе 5.026 В, но без нагрузки все хорошо 5.02 В, а под нагрузкой 5.4 В.

 

Вы наверно правы, что наводка идет с силовой части.

 

[SergCh 0]

Посмотрите всё же дроссель, на больший ток или (и) бОльшую индуктивность, это проще чем переразводить плату.

Может 3.9 А это его ток насыщения. А преобразователь в прерывистом режиме работает.

Почему бы ему тогда не насытиться.

Большие пульсации тока дают большие пульсации напряжения, от них и их выбросов может неадекватно вести себя ОС.

[Serg SP 0]

Установка дросселя с большей индуктивностью должна улучшить ситуацию. Можно на меньший ток.

[spiritos 0]

Нагрузка в данном измерении 0.61А. Попробовал увеличить выходной конденсатор, все таки поищу туда с большей емкостью в том же корпусе.

 

изменял нагрузку от 0.01 до 0.7 А, отличается только амплитудой пульсации, ничего другого не появилось.

 

-----

 

Конденсатор на выходе 22uF tantal + 4.4 uf, L = 6.8 uH 3.9A (4.4А насыщение), без Cf, 5.11 В

 

 

Конденсатор на выходе 100uF электролит + 4.4 uf, L = 6.8 uH 3.9A (4.4А насыщение), без Cf, 5.11 В

 

 

Конденсатор на выходе 100uF электролит + 4.4 uf, L = 10 uH 1.4A норм работа, с Cf, 5.35 В

 

 

Конденсатор на выходе 100uF электролит + 4.4 uf, L = 10 uH 1.4A норм работа, без Cf, 5.17В

 

 

Конденсатор на выходе 22uF tantal + 4.4 uf, L = 10 uH 1.4A, без Cf, 5.17В

 

 

------

 

Как понимаю тут разве что взять индуктивность в более меньшем корпусе на ток 2А, и подвинуть все, что бы было место для отведения обратной связи от силовой части, или не заморачиваться с этим Cf.

Изменено 19 февраля, 2013 пользователем spiritos

[тау 23]

в первую очередь добавляйте керамику на выход. Тантал и прочий люмень тут не особо нужен. Про дроссель пока не парьтесь .

 

Выдерите из старых материнок под процем или в окрестностях керамику SMD и впаяйте на выход. Там и 22 и 100 мкф встречаются.

У вас пульсация выходного напряжения с ростом тока дополнительно модулирует ШИМ , приводящий к росту Uвых. Ошибка вых напряжения порядка уровня пульсаций ,а в присутствии С3 раза в 4 больше , т.к. не ослабляется делителем ОС.

 

[SergCh 0]

Да, с дросселем похоже всё в порядке.

Подумайте, как снизить пульсации на входе FB микросхемы.

 

Да, вот ещё что, про осциллоограф. 16 Мегасэмплов при рассмотрении 600 кГЦ сигнала сложной формы это мегамало.