Делаю импульсный понижающий преобразователь напряжения для питания мощного ноутбука с входным напряжением 19,5В 10А от блока аккумуляторов из 7 последовательных Li-Ion банок.

Рассчитал схему в TI Webench: http://webench.ti.com/appinfo/webench/scri...92B339E90902A2E
Сейчас собрал в железе и тестирую на резистивной нагрузке. Получается КПД сильно меньше чем при расчёте: 87% вместо 98,5% (на 7А нагрузке). И соответственно, греется на 20 Вт вместо расчётных 2 Вт.

Вот разводка силовой части:


Подозреваю что проблема в "звоне" при переключении транзисторов. Вот график напряжения на входе дросселя (синий) и на токоизмерительном резисторе (жёлтый):

Пробовал варьировать номиналы компонентов на выводах Comp, Ramp м/с - не влияет особо на "звон" и на КПД.

Пробовал добавлять резисторы в затворы полевых транзисторов по 1-5 Ом, и даже RC-цепочки, нет положительного эффекта.
Пробовал ставить демпфирующую цепочку между входом дросселя и "землёй", при этом "звон" по напряжению сильно уменьшается, но по току почему-то остаётся, и КПД не меняется:

Измерил ток через дроссель: желтый - ток (5А в клетке), синий - напряжение на входе дросселя относительно выходного напряжения


Пробовал вместо штатного дросселя, мотать самодельные дроссели на кольцах из ВЧ феррита и пермаллоя, результат не меняется.

Знающие люди, посоветуйте пожалуйста как заставить правильно работать эту схему.

Сообщение отредактировал snowboy - Mar 13 2016, 10:17

А что именно греется?

Греются транзисторы (чуть сильнее нижний) и дроссель.

как обычно:
переразвести плату в соответствии с рекомендациями производителя как 4 слойную.
понять что 2 внутренних слоя играют роль теплоотвода,
принять во внимание замечания пункта 2.2 документа,
измерить активное сопротивление дросселя оно должно быть меньше 12мОм.
ЗЫ: не увидел на плате входных конденсаторов да и выходных тоже.

Спасибо за рекомендации.
Я бы хотел сначала добиться чтобы КПД достигло нужного уровня. Т.е. понятно что и такое огромное кол-во тепла можно отвести, используя 4-х слойную плату, вентилятор и т.п. Но схема с такими характеристиками не подходит, она должна заряд аккумулятора в выходной ток преобразовывать, а не в тепло.
А как добьюсь чтобы на текущей плате всё хорошо работало, даже если придётся всё порезать и перемычками заменить, то переразведу плату.
Понимаю что если сейчас переразведу плату на 4х слойку - скорее всего мало что изменится.

Дроссель такой: IHLP6767GZER100M01 ( https://www.terraelectronica.ru/show_pdf.ph...7gzer100m01.pdf ), сопротивление 11,6 мОм. Пробовал ставить "на проводках" большой (по размеру и сечению провода) дроссель с меньшим сопротивлением - практически без изменений (изменение КПД меньше 1%).

Выделил на рисунке платы красными прямоугольниками конденсаторы:

Входные конденсаторы GRM32ER7YA106KA12 ( http://psearch.en.murata.com/capacitor/pro...A106KA12%23.pdf ), изначально был один, сейчас в схеме стоят 3 параллельно.
Выходные конденсаторы 2 шт. TPSV107K025R0100 ( http://www.compel.ru/infosheet/AVX/TPSV107K025R0100/ ). Конечно не идеальный вариант, но быстро ничего лучше не нашёл. Они не греются.

Исходя из данной фразы, претензии Вам логично было сперва высказывать не здесь, а на ихнем форуме, тем более что по ссылке — никакой схемы для простых смертных, а некая мутная регистрация.

Амплитуда звонов очень велика. Нужно проанализировать путь переключения тока при коммутации ключа, и сделать взаимоиндуктивность этих двух цепей минимальной. Ну, например, ток идет по широкой полосе по одной стороне платы, а переключается на совпадающую широкую полосу по другой стороне.
Четырехслойка помогла бы не только отводить тепло (что немаловажно), но и очень сильно уменьшить паразитные индуктивности, и расширить силовые проводники - не нужно тратить пространство под малосигнальные цепи.
Вообще, может, я отстал от жизни, но 98,5% - это как-то шибко круто даже для понижающего.

Еще важная вещь по осциллограмме - по току при переключении наблюдается сдвиг уровня, что указывает на существенную омическую составляющую. Если оценить грубо - процентов так 7 примерно.

Сообщение отредактировал AlexeyW - Mar 13 2016, 20:15

Какие могут быть 20 Вт на такой плате? Там бы транзисторы и дроссель уже бы выпаялись и отвалились.
ПМСМ что-то у автора не то в измерениях.

Конечно, если оставить схему работать надолго, всё выпаяется и отвалится. Я уже комплектов 7 ключей поменял из-за сгорания. И контроллеров штук 5. Я включаю её секунд на 10, снимаю нужные осциллограммы, измеряю нужные параметры, и выключаю остужаться.
А сколько мощности остаётся на плате, и какой КПД можете посчитать сами. Вот исходные данные:
Uвх=27,8 В, Iвх=5,61 А, Uвых=19,3В, Iвых=7 А.

Да я не претензии высказываю, а совета прошу.
Тот форум я смотрел, ничего на интересующую тему не нашёл.
А насчёт связаться с техподдержкой TI - хорошая идея, попробую.

AlexeyW, спасибо большое, очень ценные советы. Буду внимательно изучать топологию на предмет взаимной индуктивности силовых цепей.
Да, КПД хочу сделать максимально высокий. Знаю что такие преобразователи бывают - работал с контроллером солнечных батарей с КПД 99%.
Сдвиг уровня тока может быть из-за сильного "звона"? Оммической составляющей там, на мой беглый взгляд, неоткуда взяться (значительной, во всяком случае) - ключи с низким импедансом (порядка 3 мОм), дроссель 12 мОм.

Сообщение отредактировал Herz - Mar 14 2016, 06:41

Нет, от звона сдвига не будет. Поскольку ток через индуктор непрерывен, то сдвиг только от скачка на сопротивлении. Хорошо бы видеть схему силовой части, и как включендатчик тока, по которому дана осциллограмма, и где подключена земля осциллографа.

Вот схема силовой части:



Ток измерял так: подключил землю осциллографа к положительному выводу C4, C5. Вставил резистор 0,01 Ом в разрыв между L2 и C4. Подключил вход осциллографа к месту соединения вставленного резистора и L2.

Вы сами что-то различаете на вложенной схеме?
Почему нельзя поставить белый фон, черные чернила и дать нормальное разрешение.
Это сложно?

Почему нельзя написать "Не могли бы Вы выложить схему на белом фоне, мне так привычнее"? Это сложно?
Прикладываю схему на белом. Функция "добавить картинку" почему-то безвозвратно уменьшает разрешение, так что, просто прикладываю файл.

А не был бы тут эффективнее повышающий преобразователь?
Вот с т.з. выживания ноута, при всяко разных проблемах с БП, это точно лучше.

Итого, к концу первой страницы темы Вы таки снизошли до придания ей смысла.

Итак:

1) подавляющее большинство требований паспорта нарушены;

2) в частности, его глава 10, а конкретно, Рис.42 — выходной силовой конденсатор оказался мало того, что задохликом танталовым, но и аж в противоположном углу платы;

3) требуемая той же главой разводка AGND попросту отсутствует — удивительно, что схема с ней хоть и недолго, но работает;

4) требование установки керамических конденсаторов в качестве силовых проигнорировано;

5) требование четырёхпроводного подключения датчика тока проигнорировано;

6) критичный компонент C_RAMP рассчитан неверно, хотя с такой AGND это без разницы;

7) VCCX, в нарушение однозначного требования паспорта, никуда не подключён.

8) как апофеоз концепции "было лениво почитать" — синхронный ключ попросту отключён и схема тупо использует его в качестве на редкость тугого диода.