Timbre del regulador de conmutación

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He desarrollado un 48v - > 6v Regulador de conmutación DCDC utilizando el LTC3810 . Funciona bien, excepto que hay un sonido en la salida en cada interruptor. Puedes ver el 'alcance del alcance en la imagen. Esta medida se tomó a través de la tapa de entrada del regulador de 3.3 v, aproximadamente a 30 cm de cable. Obtengo uno de estos cada 4us (250kHz). La amplitud parece ser de unos 200 mv p-p. El sonido es lo suficientemente malo como para pasar por el siguiente regulador (otro DCDC 6v - > 3.3v) y está causando problemas con mi transmisión EtherCAT.

¿Qué es lo mejor que se puede hacer al respecto? ¿Debo intentar agregar un pequeño inductor o una resistencia en algún lugar en la salida? Ya tengo un límite de salida bastante masivo (5600uF).

Añadido:

He intentado agregar perlas de ferrita, inductores y tapas como se sugiere, pero no ayudaron. Ahora estoy probando un inductor principal más grande.

    
pregunta Rocketmagnet

3 respuestas

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Primero, gran parte de ese sonido probablemente no esté presente. Los componentes de muy alta frecuencia están haciendo que el alcance muestre que el modo común rebota como señal de modo diferencial.

Segundo, todas las fuentes de alimentación de conmutación tendrán ruido de conmutación en su salida. Algo de esto contendrá altas frecuencias. Los reguladores lineales pueden tener impresionantes especificaciones de rechazo de entrada, pero eso se hace con electrónica activa con un ancho de banda finito. El nuevo rechazo de entrada solo es válido para bajas frecuencias, como unos pocos 10s de kHz. Por eso es una práctica estándar preceder a un regulador lineal con un cordón de ferrita (inductor de chip) cuando la tensión de entrada proviene de un conmutador. El inductor del chip y la tapa de entrada del regulador deben estar físicamente cerca, el bucle se mantiene pequeño y las corrientes del bucle se consideran cuidadosamente en el diseño. No desea que esas corrientes de bucle de alta frecuencia se ejecuten en el plano de tierra principal.

Añadido:

No me di cuenta de que el segundo suministro también era un conmutador, pero eso realmente no cambia nada. Las frecuencias altas del primer pulso del conmutador están aparentemente haciéndolo a través de la segunda fuente, ya sea lineal o no. Pruebe el inductor de viruta seguido de la tapa directamente al suelo de la segunda fuente, no a la tierra general. Por supuesto, esto debe ser una tapa de cerámica, tan grande como razonable para el voltaje. Un segundo límite más pequeño con una mejor respuesta de alta frecuencia también podría ayudar un poco.

Sobre rebote en tierra en modo común. El suelo ya no es un solo nodo concentrado a altas frecuencias, y no todos tienen el mismo potencial como resultado. A veces, secciones enteras de tierra y potencia juntas pueden experimentar un rebote de modo común. Sin embargo, a lo que me refería era a este rebote de modo común en el alcance. Las señales de modo común de alta frecuencia pueden aparecer como señales de modo diferencial. Dave, esta fue una gran parte del problema en tu pregunta similar, y probablemente también sea parte de la respuesta aquí. Recuerde que las cosas se veían mucho mejor cuando conectó la sonda de alcance directamente a la salida con un tope cruzado en ningún otro lugar. Sin embargo, en este caso, un circuito descendente está fallando, por lo que una cantidad suficiente de ruido es lo suficientemente real como para ser un problema.

No puedo decir fácilmente de los diseños qué se enruta realmente a dónde. Una de las cosas importantes con los conmutadores es contener las corrientes de bucle grandes y de alta frecuencia. Asegúrate de que no corran a través del plano principal. Cada conmutador debe tener su propia red de tierra, y esa red debe estar unida a la tierra principal en un solo lugar. Eso mantiene las corrientes locales locales ya que solo la corriente de entrada o salida de la red puede fluir a través del único punto de conexión.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Dado que el diseño de PCB tiene una gran influencia en el rendimiento de un SMPS, sería fantástico ver el diseño de su PCB y un disparo de señal de mayor alcance (me refiero a un aumento en el eje horizontal).

Puede ser útil ver el alcance del nodo de conmutación. Creo que este es el nodo que has etiquetado como "CENTRO". ¿Podría también sondear el nodo de tierra?

Como resultó ser el problema en esta publicación , puede consultar la parte de "Compensación de bucle".

Como puede ver en esta publicación , el ruido en modo común y el cable de tierra que actúa como antena es una gran cosa en las fuentes de alimentación de modo de interruptor de alcance. Saque el cable de tierra de la sonda de alcance y conecte un cable corto en su lugar. Puede consultar esta respuesta en la publicación.

Editar

Su selección de inductor es pequeña en inductancia para 250kHz. Tendrá una corriente de ondulación del inductor de aproximadamente el 50%. Elija un inductor más grande que 13uH.

Su inductor es una exageración al mirar las calificaciones actuales de este. La clasificación de 20A Irms a 20 grados de temperatura celcius es enorme. No sé sus voltajes de entrada máximos y mínimos, pero todo lo que necesita es un inductor con al menos 4A Irms y 4.8A Isat. Es posible que desee subir un poco más, pero 20A es demasiado.

Le estoy diciendo esto adivinando que su inductor es uno de SER2918H-103KL, SER2915H-103KL o SER2915L-103KL.

Le puedo sugerir estos inductores: DO5010H-153ML , DO5022P-153 , MSS1278-153 o algo similar.

    
respondido por el abdullah kahraman
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Son los transitorios en ambos flancos de conmutación o solo uno. Si uno, cuál.

Se esperan transitorios en los bordes de conmutación.
 Manejarlas es el problema.
 Supongo que es muy cuidadoso revisar el diseño y ver qué fluye dónde y cuándo será necesario, PERO también se puede ver a continuación como una posibilidad.

Nota sobre hoja de datos páginas 13 y amp; 20 brindan la opción de devolver BGRTN (retorno a tierra de la compuerta FET inferior) a un pequeño voltaje negativo para maximizar el espacio libre de disparo. El hecho de que proporcionen esta característica interesante sugiere que puede ser necesario en algunas ocasiones, ya que no es algo que se pueda hacer a la ligera. Esto debe NO ser necesario en un diseño terminado, pero al usar, por ejemplo, -2Von BGRTN ahora puede ver si tiene una influencia importante. (Levante la almohadilla IC y aplique la señal de -2V. Agregue una pequeña tapa (~~ 0.1 uF?) En el pin al terreno más cercano. Si tiene un efecto importante, sugiere posibles problemas de disparo en los FET de salida que pueden contribuir a los transitorios como se ve .

Un filtro LC tiene que ayudar. Ya sea un cordón de ferrita solo como dice Olin, o un inductor (cordón o pequeña L) más tapa o tapa. SI una tapa, coloque después de la L, si es 2, otro lado. . Tapa a tierra en el segundo punto de tierra del regulador. El exceso de entusiasmo podría diseñar el filtro L & C para proporcionar una impedancia que parece buena, PERO yo esperaría que cualquier LC cuya frecuencia de resonancia estuviera muy por debajo de las frecuencias en el transitorio (o bien por debajo de la frecuencia de smps) podría hacer una gran diferencia.

Como se señaló, la conexión a tierra del alcance hace una gran diferencia. El difunto Jim Williams de LT tuvo algunas cosas buenas que decir sobre esto en algunas notas de la aplicación, pero se ha escrito mucho más. La conexión a tierra de longitud cero desde la sonda cerca de la señal más cercana al suelo sin bucles de captación es "lo suficientemente buena".  Mucho de esto aquí, en su totalidad, LT AN47 - 1991 y todavía vale la pena.

Pocos reconocerían que esta era la forma CORRECTA de hacerlo :-).
 ¡Es!

    
respondido por el Russell McMahon

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