Decidi adquirir alguma experiência com conversores DC-DC e obtive um conversor DC-DC Onsemi MC34063A . Na documentação, obtive a folha de dados , a nota de aplicação AN920 e a planilha do Excel . A folha de dados menciona mais uma nota de aplicação, a AN954 / D, mas não consigo encontrá-la em nenhum lugar.
A idéia era reduzir 12 V a 5 V com correntes de até 500 mA e ondulação de 50 mV. Então, li as fórmulas na folha de dados, na nota de aplicação e na planilha e fiz alguns cálculos.
Peguei o , do valor máximo da folha de dados, estou usando 1N5817, então em 1 A, , tensão mínima de entrada, se eu levar a variação para ser de 10% é , a tensão de saída . Usando a fórmula da folha de dados, isso me dá . Eu selecionei a frequência do conversor em 89 kHz, porque ele deve se encaixar perfeitamente em um capacitor de , mas mais sobre isso mais tarde. Em seguida, que me dá e. Tudo isso me dá , então usarei . Em seguida, eu tenho o . O resistor é , então usarei 3 vezes o resistor 1 e os conectarei em paralelo. Em seguida é o mínimo indutividade . Em seguida, há o capacitor de saída . Finalmente, existem os resistores de saída. A fórmula é . Escolhi 4 vezes resistores. Um para e 3 em série para.
Agora, vamos dar uma olhada na nota do aplicativo e ver se eles fizeram algo diferente: Bem, a fórmula para o é um pouco diferente e me fornece como o valor mínimo do resistor de detecção.
Agora vamos ver a planilha do Excel: O novo parâmetro aparece lá e a planilha diz:
Para corrente máxima de saída, sugere-se que ΔIL seja menor que 10% da corrente média do indutor, IL (média). Isso ajudará a impedir que o Ipk (sw) atinja o limite atual definido pelo RSC. Se o objetivo do projeto for usar um valor mínimo de indutância, deixe ΔIL = 2 * IL (média). Isso reduzirá proporcionalmente a capacidade da corrente de saída.
Bem, eu não sou certo o que fazer aqui, mas alta corrente sons de saída agradável assim que eu colocá-lo para 6% e a planilha me dá a indutância mínima de . Acontece que eu tenho um indutor de 1 mH na minha caixa de lixo eletrônico ( DPO-1.0-1000 ), então decido usá-lo.
Finalmente, tenho o esquema:
Agora, se eu entendi a operação deste dispositivo corretamente, o capacitor de temporização é usado para fornecer um relógio alimentado ao indutor, conforme necessário. Se o resistor sensor tiver voltagem muito alta (ou seja, condição de sobrecorrente) ou o consumo for muito baixo, os relógios serão ignorados. Tanto quanto posso ver, não deve haver maneira de o próprio chip alterar a frequência definida pelo capacitor.
Meu problema parece ser a frequência de comutação e a maneira como ela muda com a carga. O regulador está na documentação que diz trabalhar até 100 kHz e estou vendo alguns resultados estranhos no osciloscópio. Estou medindo a forma de onda no diodo e no capacitor de temporização.
Veja como fica sem carga:
Até onde eu sei, esse tipo de onda deve aparecer porque o regulador está pulando os ciclos e deve ser normal.
Em seguida, tenho a carga com alguns LEDs desenhando em torno de 200 mA.
Observe que a frequência é um pouco alta. Eu esperava 89 kHz e menos (já que o circuito está em uma placa de ensaio e espero que haja capacitância parasita de linhas vizinhas), mas é 99,6 kHz, o que está exatamente no limite da operação normal.
Aqui está o que acontece quando conecto uma placa de microcontrolador piscando alguns LEDs. A frequência é mais que o dobro da frequência operacional máxima do regulador.
Usando um resistor e outra fonte de alimentação, determinei que a corrente instantânea mais alta desta placa é 294 mA, portanto está dentro do limite dos 500 mA para os quais projetei isso. A ondulação de saída é de 680 mV pico a pico, então parece ser mais ou menos fina e a tensão é de 4,9 V, então também me parece mais ou menos normal.
Então, alguma idéia do que está acontecendo com a frequência aqui? Eu tentei com vários capacitores de tempo diferentes e todos eles apresentam um comportamento semelhante e nenhum deles me fornece a frequência calculada.
ATUALIZAR
Aqui está o oscilograma da saída usando o conector de aterramento do tipo elástico e a ponta da sonda nua sincronizada com o pico de maior magnitude:
ATUALIZAR
Sobre a frequência, encontrei alguns resistores cerâmicos de 10 and e tentei carregar o suprimento com um deles (o que me daria uma carga de 500 mA), mas ainda assim recebo as altas frequências e parece estar de alguma forma relacionado à limitação de corrente, de o que eu posso ver. Quando conecto o resistor, a corrente máxima que consigo obter é de cerca de 370 mA. Eu experimentei valores diferentes dos resistores sensoriais e, com o aumento da resistência dos resistores sensoriais, a frequência aumenta.
Aqui está um exemplo da forma de onda com resistor de 1::
e aqui está o resistor com sensor de 0,5::
Respostas:
A placa de ensaio pode estar causando problemas, verifique seu layout (especialmente a seção de comentários)
Além disso, é possível que o indutor que você está usando não seja adequado - ele diz que é avaliado apenas até 100kHz, por isso o SRF (frequência auto-ressonante) provavelmente é bem baixo. Pode estar causando instabilidade.
Tente alterá-lo para um com um SRF mais alto (por exemplo, 500kHz), mas ainda com capacidade de corrente adequada.
Eu mencionei o limite de saída abaixo, mas abdullah está certo sobre o limite de entrada ser importante. Depende da carga, mas todo o loop de entrada e saída deve ser o mais pequeno e com baixa impedância possível, idealmente usando um plano de aterramento. Em uma placa de ensaio que é "difícil" ;-)
Se o problema de frequência não estiver presente com uma carga constante, acho que Kit diz que é um problema de filtragem de saída, pois o comutador não será rápido o suficiente para se adaptar a mudanças de di / dt altas na saída e não há "reserva". Aumente a capacitância do filtro de saída e veja se a ondulação diminui; se isso ocorrer, esse é quase certamente o problema.
EDIT - Ah, vejo que você tentou com um resistor na saída.
Nesse caso, parece que não é a filtragem. Neste ponto, acho que usaria um método diferente de prototipagem mais adequado a um regulador de comutação. Também use outro chip por precaução.
Você pode gravar uma prancha ou usar o estilo dead bug, ou stripboard com muita atenção ao layout. Se a frequência ainda estiver muito alta, eu assumiria que faz parte de sua operação e não foi abordada corretamente na folha de dados - se esse for o caso, um e-mail para o OnSemi é para ver o que eles têm a dizer.
EDIT 2 - Ok, após mais leituras, acho que o resistor do sensor (possivelmente combinado com o problema do indutor mencionado acima) pode estar causando o disparo do sensor atual com muita freqüência e aumentar a inclinação de carregamento do capacitor de temporização. Provavelmente, o oscilador está mudando mais rapidamente.
Uma citação relevante da nota do aplicativo:
Suas formas de onda do osciloscópio parecem concordar com esta descrição. Além disso, se você não tentou mudar o indutor, faça isso e veja como funciona, além de tentar não usar o sentido da corrente (por exemplo, basta conectar à tensão de entrada)
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Meu melhor palpite seria a quantidade de filtragem de saída ou, possivelmente, o dimensionamento no R_sc.
Observe o comparador retornando à porta e que controla a chave no seu esquema. Se a corrente de carga mudar e causar oscilações no loop de realimentação de tensão, você poderá criar um aumento virtual na frequência PWM. Não tenho tempo para desenhar um gráfico completo para você, mas basicamente se a corrente aumentar na carga faz com que o comutador seja ligado (por exemplo, se você ativar um monte de leds simultaneamente), mas então você os voltará rapidamente ativado, ele será sobreposto ao PWM de 99,4kHz e fará com que a frequência de comutação pareça muito maior.
A outra coisa que você pode tentar é tornar o R_sc muito grande e ver como é a forma de onda em uma carga realmente consistente. Como você disse, a frequência pwm não deve mudar e o consumo deve aumentar lentamente o ciclo de serviço, porque a diferença entre a tensão de saída e a tensão de entrada deve se aproximar de 0 quando você atingir o consumo máximo. Dessa forma, toda a energia é dissipada no resistor, nenhuma no conversor de comutação com o consumo máximo. Eu tinha um motivo para achar que isso poderia ser um problema, mas vou ser sincero, acho que é a primeira coisa.
Espero que ajude! Boa sorte!
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Ao lidar com conversores de modo comutador, você deve prestar atenção à altadEudt caminhos do circuito. Para determinar esses caminhos problemáticos, pode-se usar o diagrama da topologia e desenhar os estados dela. Vamos dar uma olhada no diagrama de circuito do conversor buck, nos diferentes estados do switch:
Linhas vermelhas indicam o alto fluxo de corrente. Você pode ver que algumas partes permanecem VERMELHAS nas duas posições do comutador e algumas mudam de cor. Os que mudam de cor são os caminhos problemáticos, porque a corrente flui através deles quando o interruptor muda de posição. Isso significa que eles são altosdEudt partes do circuito e requerem cuidado ao projetar o layout. Olhe para o meu este post sobre como indutância afeta quando há alta mudança atual no tempo. Então o que fazer?
Além disso, algumas das coisas que você vê no escopo não estão realmente no próprio circuito. Elas são causadas pelo fio terra longo da sonda de osciloscópio. Encurte-o, assim:
Recurso: Diretrizes de layout de PCB da National Semiconductor
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Estou com 7 anos de atraso, mas tenho que acrescentar minha resposta para outras pessoas que se deparam com esse problema: A alta ondulação de 680mV (se você não a digitou incorretamente) na saída parece-me como seu Co (capacitor de saída). defeituoso ou não é do tipo ESR baixo (resistência equivalente em série). A ESR é basicamente uma "resistência" do capacitor vista em altas frequências. Se o seu capacitor estiver classificado para 85 ° C, é muito provável que seja uma tampa de alta ESR e não seja adequado para a troca de fontes de alimentação. Os limites de baixa ESR são geralmente classificados para pelo menos 105 ° C, embora os de alta tensão (acima de 100V) geralmente permaneçam a 85 ° C e pareçam estar bem, considerando as relações tensão: corrente mais altas em tensões mais altas. Estou surpreso que ninguém aqui tenha sugerido ou sequer mencionado essa possibilidade.
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