Стоит отметить успехи фирмы Linear Technology в области малошумящих импульсных преобразователей Ultralow Noise Regulators

+8

Приветствую все!

Не прошло и пол года, как дошли руки до воплощения обсуждаемого DC-DC в железо. Заодно требования за это время немного изменились - теперь канал на 24В не нужен , и детальки все лежат передо мной - к-ры AVX TPS (кстати, найти нужные оказалось совсем не просто), фильтры BNX023, LMка, колечки, ну и прочее.

Делаю stepdown на LM2596 c дополнительной обмоткой на дросселе (для -12В). Появился вопрос, а что будет с каналом -12В, если потребление тока по основному каналу +5В упадет (есть ли какое-либо ограничение по минимальному току основного канала в таком варианте, и можно ли посчитать примерно в каком диапазоне будет меняться напряжение в этом канале)?

Для улучшения помеховой обстановки на входе и выходах преобразователя поставлю фильтры BNX023 (надеюсь они вместе с доп. Г-образными фильтрами и правильной топологией платы помогут).

Канал -12В будет отыгрывать все вариации падений на диодах выпрямителя обоих каналов. Т.е. с повышением нагрузки по 5В напряжение -12 увеличится и при изменении нагрузки по каналу -12 напряжение будет гулять на 0.3-0.4 вольта.
Желательно такие вспомогательные каналы делать не более 20-25% от основного. Этот вспомогательный канал полезно нагрузить хотя бы на 10% его мощности резистором.

Microwatt, спасибо за ответ!



Нагрузить можно (по крайней мере предусмотреть на плате место для нагрузки, а нужна ли она будет можно посмотреть потом, на готовой конструкции). Этот канал в основном идет на питание разных ОУ (с доп. стабилизаторами до -8В/-5В "по месту" в каждом блоке где требуется питание "по минусу"), поэтому нагрузка в 20-30% от макс. мощности будет более-менее постоянная, остальные 70% идут на питание мощного ОУ УНЧ (здесь нагрузка на БП будет меняться в довольно широких пределах, но на плате НЧ тоже стоит LDO стабилизатор на -9В).

Вначале собирался поставить еще один LDO стабилизатор на -12В в самом DC-DC преобразователе, но потом подумал - наверное смысла нет - и так в каждом блоке есть свой стабилизатор - пусть этот канал гуляет -10..-16В - надеюсь такую нестабильность реально получить в планируемом варианте.

Еще возник вопрос по емкости входного конденсатора. В дащите как-то туманно написано о выборе. Как я понимаю главный критерий для входного допустимый ток через конденсатор? В моем случае планируется TPSV107K020R0060 - на 100кГц допускает ток более 2А - по датащиту получается, что достаточно, но смущает емкость 100мкФ, которая намного меньше приводимой в примерах в датащите (с Al электролитами)...хотя если прикинуть энергии в этом конденсаторе даже при такой емкости будет запасаться в 60раз больше, чем может потребоваться за один период работы преобразователя с макс. нагрузкой - т.е. как я понимаю одного такого достаточно?

Сообщение отредактировал Шаманъ - Sep 14 2010, 14:11

Если действительно вам были важны очень маленькие шумы от преобразователя, то непонятен ваш выбор в пользу LM2596.
ВЧ-звон, который возникает при быстрых переключениях транзисторов и диодов, вывести фильтрами очень трудно и дроссели на выходе вам не помогут.
Магические ZVS и ZCS сами по себе проблемы не решают.
Действительно маленький шум можно получить только на резонансных преобразователях. Более простое решение, но практически такое-же эффективное это преобразователи с трапециоидальной формой тока и напряжения. Последнее очень хорошо получается в уже предложенной вам серии от Linear Technology (сам регулярно использую в прецизионной аналоговой измерительной эелектронике).

А что здесь непоняного? Наиболее чувствительные блоки устройства работают в диапазонах <50кГц и 1.8..30МГц. Используя более-менее стандартные комплектующие (я не являюсь гуру в области построения преобразовательной техники) я вижу два варианта - работать с частотой преобразования в районе 100..150кГц (LM2596 и подобные) или перейти на пару синхронников с внешней синхронизацией (и выбрать частоту, чтобы гамоники по возможности не попали в наиболее важные участки). В любом случае придется фильтровать и экранировать. Смогу ли я получить хороший результат? Ответ даст только эксперимент - здесь как говорится надо с чего-то начать, вариант на LM2596 самый простой, детальки для него в наличии и что-то мне подсказывает, что бороться с 12й и выше гармониками легче, чем с 1й, 2й и т.д. в синхроннике... Ну и в подобных девайсах весьма успешно используются подобные преобразователи (например, на LM2594) - это тоже вселяет надежду...


Несмотря на то, что эта технология у всех на слуху, найти "букварь" по которому можно сделать подобный БП весьма проблематично (я не нашел - может конечно искал плохо).


Оно может и хорошо, но здесь возникает проблема доступности элементной базы.

Здравствуйте, Шаманъ! Пути господни неисповедимы, увидел здесь Вас - решил зайти!
До того, как заняться СВЧ, делал управление и питание приёмников и изучал, как это делают профессионалы.
Вся концепция построения питания ИМХО неверная! Может и много на себя беру, но с буржуями не поспоришь...
Сначала расскажу, как делается питание у них:
1. Сначала ставится AC/DC или DC/DC-преобразователь на напряжения с запасом 1В относительно необходимого.
2. На выходе все каналы фильтруются и экранированными витыми парами передаются на блок линейных стабилизаторов.
3. Линейные стабилизаторы формируют необходимые каналы питания и также содержат фильтры по входу и выходу.
4. Модули AC/DC или DC/DC и блок линейных стабилизаторов конструктивно разнесены.
В Вашем же случае всё в Ваших руках, нужно только добавить линейные стабилизаторы, которые лучше разместить в вашей радиостанции.
DC/DC конверторы лучше оставить в салоне машины (или что у Вас там). И не забудьте о защите от помех генератора автомобиля!
Как я понимаю, у Вас приёмо-передатчик (трансмиттер), это тоже надо учесть, так как возможны перекрёстные наводки между DC/DC и RF.
P.S.: Всю тему не прочитал, бросил после того, как дошёл до обсуждения малошумящих DC/DC-преобразователей. Они все шумят слишком сильно!

Добрый вечер!

На самом деле все совсем не так просто. Поясню - устройство должно работать от источника питания с номинальным напряжением +13.5В, реально 11..15В. Что там стоит снаружи, откуда эти 13.5В берутся, это в принципе не интересно. Из этого надо получить три канала: +11..15В, -10..16В, +5В (стаб.). Первый канал это и есть входное напряжение, второй и третий придется делать импульсниками (второй чтобы минус был, а третий по соображеним КПД).

Линейные стабилизаторы стоят в каждом блоке - т.е. из канала +12В делается +10/+8/+5 (исключение составляет блок РА и питание реле), из -12В делается -8/-5, из +5 делается +3.3/+1.2/+1.0 (исключение составляет очень незначительная часть логики, которая питается напрямую от +5В).

DC-DC преобразователь это отдельная плата, которая экранирована от остальных узлов (вынести ее за пределы устройства не могу). Надеюсь, теперь это все более-менее вписывается в Вашу концепцию Насчет сильно шумят - все относительно - те же буржуи используют их и оно работает.

Отчасти да, но это же не мне нужно! Вам судить, пройдут ли помехи +5V в соседние каналы или нет.

Они их используют очень осторожно, с мощными фильтрами и экранированием. Иногда это чисто резонансные DC/DC, работающие только на усилители. Очень важно знать, каков первичный источник, в отличии от Ваших предубеждений?

ИМХО, здесь только эксперимент даст ответ...


В том то и дело, что последние "веяния" меня немало удивили. Посмотрев, например, на то как решает проблему Icom, обнаружил обычные степдауны (в том числе LM2594, причем даже в канале 1.2В не синхронники, ну и количество до 6 шт. разных не синхронных импульсников ), запитку многих (по цифре вобще всех) узлов без дополнительных линейных стабилизаторов, а также отсутствие серьезных фильтров и спорные моменты с землей. Так что надеюсь нынешний вариант на LM2596 имеет все шансы стать окончательным. Если же не выйдет попытаюсь сделать на двух синхронниках (например, ST1S10).


В моем варианте использования это либо MeanWell S-350-13.5 (99% времени), либо аккумулятор 12В (не совсем понимаю почему это столь важно?). В любом случае БОЛЬШОЕ СПАСИБО за участие в теме! ИМХО, любое замечание или мнение здесь может оказаться очень полезным...

P.S. Если ничего не помешает, то надеюсь в течении недельки-двух будет какой-нить результат с LM2596...

Собрал сегодня блок DC-DC. Дроссель-трансформатор намотал на колечке Т94-26. На удивление (это мой первый импульсник ) все сразу заработало (без фейерверков, взрывов и т.п.). Работает стабильно, ничего не греется (правда и нагрузка пока невелика).

По каналу +5В вопросов нет совсем - все очень стабильно и красиво, по каналу -12В тоже все нормально, естественно при наличии нагрузки по основному каналу +5В. Учитывая, что минимальная нагрузка по +5В будет более 1А, все должно быть хорошо . По каналу -12В пульсации померять вобще не могу (определенно менее нескольких mV), по +5В немного менее 50mVр-р при токе 2А. Кстати фильтры BNX023 оказались очень эффективными.

Кстати, спасибо Microwatt - предусмотрел нагрузку по каналу -12В - она действительно нужна.

Следующий этап сделать экран и устроить проверку на уровень помех в реальной схеме...

Вот так он выглядит (кое что правда еще не закончено) - можно покритиковать

А отверстия под дросселем для крепления? Специально с тем расчетом, чтобы закрепить его двумя хомутами, создав короткозамкнутые витки?

да

крепление пластиковыми затяжками - сейчас не закреплено т.к. прокладка не готова под дроссель