[ivainc1789 0]

Собрал тестовую плату для проверки работоспособности контроллера NCP1034. В сети много информации о проблемах при запуске синхронных преобразователей, поэтому решено было ознакомиться с демо платой от ONsemi (все материалы прилагаются в архиве) и стараться максимально придерживаться трассировки на ней. К сожалению, схема сразу не заработала в полном диапазоне нагрузок, а именно работает только до 200mA и далее отключается (возможно, срабатывает защита по току). Пока выходной ток менее 200mA все осциллограммы "чистые" на затворах полевиков и выводах ИС. Что опробовано:

1. Попытка уменьшать R7 для увеличения уставки срабатывания по току ни к чему не приводит - отрубается при тех же 200mA.

2. Попытки изменять конструктив и величину индуктивности L1 приводят к интересной зависимости: при увеличении L1 до 22uH и более переводит контроллер в hiccup mode ("икающий режим"). С уменьшением индуктивности L1 до 6uH срабатывание защиты наступает позже. Так, с двумя CDRH127-12uH включенными в параллель удалось довести вых ток до 4A, после чего сработала защита. Думаю, именно защита ибо дроссели еще не успели войти в состояние насыщения.

3. Замены транзисторов на другой тип в большинстве случаев приводят к невозможности старта или икающему режиму. Вообще поразительно, насколько все тут зависимо... Лучшие результаты удалось получить с IRF3205 (куплены все там же, в общеизвестном чудесном магазине).

4. Пробовал снижать частоту с 240kHz до 50kHz, стало несколько лучше все работать после соотв перерасчета цепи компенсации, но до желанных 10А на выходе дело не дошло...

5. Интересен конденсатор С9. При его установке значением 4n7 контроллер всегда запускается. Для чего он предусмотрен, не понятно. Возможно, помогает определить медленное открытие нижнего транзистора...

Мысли закончились. Уже думал попробовать LM25116, но жалко потраченного времени на изготовление тестовой платы да и хотелось бы все же разобраться в чем проблема. Сначала думал о неправильной разводке платы, но по симптомам похоже на ложное срабатывание защиты по выводу OCin. Если кто-нибудь разбирался с NCP1034, прошу помочь... Если потребуются осциллограммы в конкретных режимах - нет проблем снять.

NCP1034 data.rar

[borodach 16]

я полагаю вам надо сначала привести номиналы схемы в соответствие с вашим же описанием, потому что

On 9/22/2023 at 7:15 PM, ivainc1789 said:

при увеличении L1 до 22uH и более

а на схеме у вас 35мкГн

и тем более для 20/12В 10А @ 240кГц индуктивность в 35мкГн - передоз примерно на порядок

Изменено 22 сентября, 2023 пользователем borodach

[borodach 16]

для EI33 (EI3329) 8 витков при зазоре 1мм должны дать 10мкГн на 35А, а не 35мкГн на 10А

[ivainc1789 0]

Хорошо, в качестве индуктора все же предлагаю использовать кольцо T80-52B. 9 витков 1.6мм. Производитель: Juncan (Китай). Индуктивность 6.5uH. С таким дросселем схема с указанными номиналами стартует уверенно, нагружена на лампу 26V 90mA. К лампе добавочно одключена китайская электронная нагрузка. Отключение выхода происходит примерно при 1.2A.

В аттаче текущие расчеты.

NCP1034xls.rar

[ivainc1789 0]

Индуктивность на основе двух CDRH127-12uH в параллель. Отключение происходит при 1.8A.

[OSVLD 0]

Не знаю, насколько это тут влияет, но полевики вы взяли с входными емкостями в три раза большими, чем у тех что на фирменной демо-плате. И индуктивность я бы что то типа вот такой поставил - https://www.chipdip.ru/product/b82559a9103a024-10

[ivainc1789 0]

2 часа назад, OSVLD сказал:

полевики вы взяли с входными емкостями в три раза большими

да, но экселевском файле есть полевики с соразмерными емкостями...

2 часа назад, OSVLD сказал:

И индуктивность я бы что то типа вот такой поставил

таких под рукой нет, но... скоро будут )))

После долгих мучительных раздумий появилась зацепка. При плавном увеличении нагрузки на выходе при окрытии верхнего транзистора появляется "звон" 50MHz на фронте, который удалось поймать в макс амплитуде прямо перед срабатыванием защиты. Вот осциллограмма в точке VS в данный момент:

Как видно, амплитуда превышает 20V входного напряжения. Думаю, срабатывает защита от pozitive current нижнего ключа. Зная частоту звона и предположив, что в данной колебательной системе емкость - это вых емкость транзистора, можно рассчитать RC снаббер для подавления звона. Но меня смущает, что с ростом нагрузки этот звон увеличивается не плавно, а очень резко перед самым отключением. Не могу понять, почему...

[Plain 168]

12 часов назад, ivainc1789 сказал:

демо платой от ONsemi ... стараться максимально придерживаться трассировки на ней

И в результате, разводка — ничего общего, 77 отличий, которые даже искать не надо.

Силовые цепи должны быть разведены в первую очередь, чтобы соблюсти главное правило, цитата из соответствующей главы паспорта NCP1034:

Цитата

The input capacitor, MOSFETs, inductor and output capacitor should be placed as close as possible to one another.

А именно, сперва на ПП ставятся входной и выходной керамические конденсаторы, транзисторы и дроссель. И всё, больше ничего. Далее решается игра в пятнашки, чтобы все расстояния между этими пятью компонентами были практический ноль.

Выводные транзисторы для 240 кГц — хуже не придумаешь. Поскольку входной конденсатор подключён к разнесённым друг от друга стоку и истоку, транзисторы требуется поменять местами — соответственно, он ставится нуле миллиметров от данных их выводов. Далее, в нуле миллиметров от него, ставится выходной конденсатор. Наконец, горячий вывод дросселя ставится в нуле миллиметров от выхода полумоста, чтобы медь этих трёх выводов была минимальной площади.

Затем на ПП ставится ИС контроллера и разводятся его силовые цепи, т.е. три его силовых конденсатора, общий провод и цепи затворов и истоков — все эти соединения должны быть так же практическим нулём.

После этого разводится силовая подводка, и в конце — слаботочные цепи, их разводка должна быть в верхнем слое над сплошным нижним слоем общего провода, без его повреждений, и с отдалением от силовых импульсных цепей, т.е. выхода полумоста и затворов.

Изменено 23 сентября, 2023 пользователем Plain

[ivainc1789 0]

Спасибо за конструктивную критику. Попытался все исправить, правда для LM25116, но не суть. Топология силовых цепей все равно похожа, только LM25116 имеет sense resistor, к которому привязывается вся схема управления. Но:

1. Трасса до затвора верхнего получается длинноватой.

2. Индуктивность составлена из четырех RCR-1616(SUMIDA). Расчетное значение 3uH. Хочу взять с них ток 15A. Других подходящих SMD пока нет. Правда есть кольца T130,T106,T80 из материала 52, но что-то ручномоточные изделия не хочется использовать. Недостаток вижу в том, что трасса SW опять же длинновата, индуктивность, излучение, но все четыре катушки более коротко видимо не соединить.

3. Все пока в рамках домашнего изготовления с соотв ограничениями...

4. Пока без полигонов и прочего.

5. Нужно правильно предусмотреть RC снаббер. Подскажите как расположить?

[Plain 168]

18 минут назад, ivainc1789 сказал:

Спасибо за

Это Вы, очевидно, за тех, других, благодарите, которые в будущем прочтут и сделают, потому что для Вас это всё бесполезно.

[OSVLD 0]

В 23.09.2023 в 07:26, Plain сказал:

А именно, сперва на ПП ставятся входной и выходной керамические конденсаторы, транзисторы и дроссель. И всё, больше ничего. Далее решается игра в пятнашки, чтобы все расстояния между этими пятью компонентами были практический ноль.

Выводные транзисторы для 240 кГц — хуже не придумаешь. Поскольку входной конденсатор подключён к разнесённым друг от друга стоку и истоку, транзисторы требуется поменять местами — соответственно, он ставится нуле миллиметров от данных их выводов. Далее, в нуле миллиметров от него, ставится выходной конденсатор. Наконец, горячий вывод дросселя ставится в нуле миллиметров от выхода полумоста, чтобы медь этих трёх выводов была минимальной площади.

Затем на ПП ставится ИС контроллера и разводятся его силовые цепи, т.е. три его силовых конденсатора, общий провод и цепи затворов и истоков — все эти соединения должны быть так же практическим нулём.

После этого разводится силовая подводка, и в конце — слаботочные цепи, их разводка должна быть в верхнем слое над сплошным нижним слоем общего провода, без его повреждений, и с отдалением от силовых импульсных цепей, т.е. выхода полумоста и затворов.

 

Вот это надо бы распечатать, сделать красивую рамочку и повесить на стенку над рабочим местом!

P.S. Хотя, с другой стороны - когда все сразу работает, так как и задумывалось - это же не интересно ))))

Изменено 24 сентября, 2023 пользователем OSVLD

[borodach 16]

On 9/23/2023 at 7:28 PM, ivainc1789 said:

1. Трасса до затвора верхнего получается длинноватой.

В конвертерах питания процессоров на материнках трассы до дальних ключей - сантиметров по 10. Это не мешает им работать на высоких частотах, коммутируя десятки ампер. Очевидно, трасса имеет малую индуктивность из-за параллельно проложенных проводников, возможно в разных слоях. А увеличенная ёмкость - мизер по сравнению с ёмкостью ключа.

Хороший результат даёт разделение силы и мозгов на левую и правую сторону (если односторонний монтаж), как например здесь. В этом случае легко тащить дорожки управления и ОС, легко увязать общий провод контроллера и схемы, легко минимизировать длины силовых проводников, в общем всё намного проще, чем ставить контроллер по центру платы и вокруг него плясать.

[ivainc1789 0]

Появилось немного времени для экспериментов. Изготовил тестовую плату на LM25116. В целом топология как выше на фото. Рискнул. Плата заработала сразу, осциллограммы чистые и мне удалось ее нагрузить до 5А. Больше мой блок питания не дает! Порадовало то, что транзисторы и индуктивность вообще не греются на 5A!

Но есть особенности:

1. Пин DEMB заземлен. Примерно после 4А LM25116 сбрасывает частоту переключения с 210kHz на 105kHz и продолжает нормально работать. Осциллограммы чистые. Такое поведение вроде бы не описано в даташите. Должно ли так быть?

2. Пин DEMB заземлен через 10k. Нагрузка лампа 26V 90mA, VCCX заземлен. При VIN до 12V все работает нормально. При увеличении VIN с 12V и далее переключение транзисторов нарушается, как бы становится хаотичным, катушки начинают свистеть, на выходе пульсации до 3V. Не разобрался с этим режимом эмуляции диода...

3. С четырьмя RCR-1616 сделать адекватную топологию как в даташите сложно. Все упирается в конструкцию/размеры катушки. Цены на Ali не радуют - стоимость "правильной" катушки что-то около 1тр за штуку.

Плата на NCP1034. Тут все плохо. Подключение снаббера и "игры" с ним помогают увеличить выходной ток лишь на +1А, но далее с ростом нагрузки колебания на фронтах транзисторов в точке VS появляются снова и срабатывает защита. Кардинально ситуация улучшается только с понижением частоты до 50kHz и тогда опять же удается нагрузить до 5A даже с такой неудачной компоновкой..

2 часа назад, borodach сказал:

Это не мешает им работать на высоких частотах

Да, но в двуслойной плате типа HomeMade еще важно что расположено под трассой. Слава Богу, мне вроде бы удалось это проконтролировать. ))) 

2 часа назад, borodach сказал:

разделение силы и мозгов

Вот и на плате LM25116 я примерно так и поступил. Можно бы было еще улучшить компоновку, но тогда трассы с токоизмерительного резистора значительно увеличиваются. Побоялся так делать в двух слоях...

[borodach 16]

On 9/25/2023 at 11:23 AM, ivainc1789 said:

Да, но в двуслойной плате типа HomeMade еще важно что расположено под трассой

Практически не. Две дорожки друг над другом образуют почти нулевой индуктивный контур. Можно даже обратную связь с фототранзистора оптопары вести через всю плату. Тем более если такую более-менее силу как управление затвором. Дифференциальная помеха в такой трассе невелика

Изменено 25 сентября, 2023 пользователем borodach