Работа DC-DC в режиме низкого потребления тока нагрузкой Опции

[kappafrom]

Здравствуйте. Рассчитываю минимальное значение катушки индуктивности на выходе step-down DC-DC по нескольким известным параметрам, среди которых есть максимальный ток потребления. дело в том. что ток стоит в знаменателе. если плата работает в номинальном режиме - максимальное потребление 0,5А - то минимальная индуктивность составляет пару сотен мкГн. Если перевести микросхемы в спящий режим (а такой режим будет) - тока потребления на порядок ниже, а индуктивность на порядок больше. Нужны тысячи мкГн (а это большие габариты и цена). С ростом индуктивности (см. даташиты разных катушек) уменьшаются допустимые токи через катушку (RMS и SAT) и растет ее последовательное сопротивление, что в номинальном режиме работы ведет к потерям.

Что сделать, чтобы при низком потреблении (сне) источник питания не сошел с ума?
Как вариант воткнуть постоянную нагрузку, ниже которой чтоб потребление не опускалось, но это потеря мощности и более быстрый разряд моих входных емкостей, которые рассчитаны на некоторое время работы платы при пропаже питания.

я не понимаю этой вещи: расчет минимальной индуктивности ведется по максимальному току. а как источник ведет себя при малом потреблении непонятно. ведь тогда индуктивность для этого режима должна быть космическая.

[one_eight_seven]

я не понимаю этой вещи: расчет минимальной индуктивности ведется по максимальному току. а как источник ведет себя при малом потреблении непонятно. ведь тогда индуктивность для этого режима должна быть космическая.

Это справедливо только для режима с непрерывным током.

Советую получить немного образования по теме Discontinuous Current Mode.

[Ydaloj]

ставьте дроссель по макс.току.
со спящим режимом и с минимальной нагрузкой источник сам разберётся. Перейдёт в бёрст мод, икающий, с пропуском тактов, в DCM.

[VSt&]

Вот например, MIC28511-1 с функцией перехода в DCM.
+ еще можно посмотреть различные варианты pulse skipping DC-DC.

[kappafrom]

спасибо, примерно представил себе два режима. при некотором токе потребления ток через катушку будет периодически прерываться, за счет выходного конденсатора на нагрузке будет более менее постоянный небольшой ток.
У меня преобразователь уже выбран - дешевый и распространенный MC34063. Никаких особенных фич при работе с малой нагрузкой у него правда не вижу.

[Myron]

У меня преобразователь уже выбран - дешевый и распространенный MC34063. Никаких особенных фич при работе с малой нагрузкой у него правда не вижу.

Еще можно на лампах

[kappafrom]

Еще можно на лампах

что-нибудь посоветуете из копеечного современного ширпотреба? VIN:20V IOUT:1A ADJ

[@Ark]

Что сделать, чтобы при низком потреблении (сне) источник питания не сошел с ума?

Спящий режим используется, обычно, при батарейном питании. В других случаях он особого смысла не имеет.
Как вариант, можно использовать DC-DC с выключением, и организацией альтернативного питания напрямую от батареи в спящем режиме.
У вас step-down DC-DC, значит входное напряжение выше рабочего. Тогда достаточно просто все решается - через высокоомный резистор между входом и выходом + ограничивающий рабочее напряжение стабилитрон.

[x893]

можно комбинированный
LDO при спячке и когда надо много тока - DC-DC.
DC-DC можно отключать и ещё без питания оставлять - если надо в 1-2 uA уложится.
От устройтва конечно сильно зависит. У TI много разных вариантов и сэмплов для проверки.

[kappafrom]

если надо в 1-2 uA уложится.

у меня потребление не упадет меньше 10mA. и тут не батарея, а страховка - если основной блок питания по ряду причин ушел кратковременно в защиту, а потом восстанавливает номинальный режим, чтобы схема контроллера не умирала и питалась от конденсаторов большой емкости, дожидаясь восстановления основного питания. примерно на 0,5сек запаса хватит в номинальном режиме, если уходить в спящий режим - то примерно в 10 раз дольше.

надо, чтобы при кратковременных потенциальных авариях не умирало управление. батарейки не будет.

[@Ark]

надо, чтобы при кратковременных потенциальных авариях не умирало управление. батарейки не будет.

Так, тогда просто надо контролировать наличие входного напряжения, а когда его нет - отключать DC-DC.
Емкости, от которых питаетесь - перенести со входа DC-DC выход. Как-то так... Схемку бы выложили для приличия.

[kappafrom]

Так, тогда просто надо контролировать наличие входного напряжения, а когда его нет - отключать DC-DC.
Емкости, от которых питаетесь - перенести со входа DC-DC выход.

время разрядки емкостей на входе DC-DC будет больше, поскольку шире диапазон напряжения и меньший ток вытекает из конденсаторов. (судя по формуле: i=c*dU/dt). это даже с учетом рассеивания энергии на преобразование. плюс встроенной функции выключения у моего преобразователя нет (входа EN), но организовать это вряд ли проблема

[Oxygen Power]

Маломощный преобразователь удобнее проектировать для режима разрывных токов. Для такого режима работы появляется возможность использовать маленькую по габаритам индуктивность. Пульсацию напряжения удобнее скомпенсировать банкой емкостей на выходе. При снижении нагрузки до нуля, чтобы не выбегало выходное напряжение за допустимые пределы из-за большого импульсного тока накачки и выброса напряжения на индуктивности рассеяния, обычно компенсируют пассивной нагрузкой. Номинал резистора пассивной нагрузки удобнее подобрать экспериментально. Иногда этот резистор совмещают с цепями обратной связи.

[kappafrom]

габариты катушки меньше - габариты емкостей больше. при выходном напряжении большем 6,3В - более дорогие конденсаторы, алюминиевые здоровые, керамика в больших корпусах на большую емкость и большое напряжение - дорогая. там убавилось - здесь прибавилось.

[Oxygen Power]

Серийно выпускаемую индуктивность (трансформатор) не всегда можно найти в продаже. Значит эту катушку надо заказывать или мотать самому. Это стоит дороже, чем использовать большую ёмкость конденсаторов.

[@Ark]

время разрядки емкостей на входе DC-DC будет больше, поскольку шире диапазон напряжения и меньший ток вытекает из конденсаторов. (судя по формуле: i=c*dU/dt). это даже с учетом рассеивания энергии на преобразование. плюс встроенной функции выключения у моего преобразователя нет (входа EN), но организовать это вряд ли проблема

Так, где схема-то?

[perfect]

что-нибудь посоветуете из копеечного современного ширпотреба? VIN:20V IOUT:1A ADJ

[perfect]

можно комбинированный
LDO при спячке и когда надо много тока - DC-DC.

LDO при спячке, насколько дохленький LDO задаёт R6.

[kappafrom]

в общем я зря паниковал - источник практически без нагрузки выдает нужное напряжение. катушку, разумеется, рассчитаю по максимальному току потребления. спасибо.

здесь упомянуто питание схемы от резервной банки емкостей. подскажите, верно ли пользоваться данной формулой для подобного расчета:
i=C*dU/dt -> C-?
надо найти емкость для работы схемы
с потреблением i=10мА в течение dt=3сек при разрядке конденсаторов, стоящих перед DC-DC
конденсатор, заряжен до 20В, DCDC сохранит способность преобразования до 10В, то есть dU=10 В.
C=i*dt/dU=0.01*3/10=3(mF)=3000(uF) это большие алюминиевые электролиты. очень много места.
верный ли расчет?

[perfect]

Мне тут как-раз принесли в ремонт автомобильный преобразователь 5V 1.5A на MC34063. Сказали, что здох от переполюсовки не знаю чего. Микросхема на куски, в транзисторе дырка. Его цена - что не стоило даже разбирать, не то что заказывать микросхему и подбирать транзистор. Но пофантазировал над каким-нибудь чепуховым преобразователем

надо найти емкость для работы схемы

Дайте схему, LTspice проверит

[kappafrom]

Дайте схему, LTspice проверит

да, как раз собираю в спайсе. референс DCDC взял первый, который попался.

моделирование гипермедленно идет, надо шаг поправить наверное. вижу настройку maximum timestep, а минимум что не установить?

[Oxygen Power]

здесь упомянуто питание схемы от резервной банки емкостей. подскажите, верно ли пользоваться данной формулой для подобного расчета:
i=C*dU/dt -> C-?
надо найти емкость для работы схемы
с потреблением i=10мА в течение dt=3сек при разрядке конденсаторов, стоящих перед DC-DC
конденсатор, заряжен до 20В, DCDC сохранит способность преобразования до 10В, то есть dU=10 В.
C=i*dt/dU=0.01*3/10=3(mF)=3000(uF) это большие алюминиевые электролиты. очень много места.
верный ли расчет?

Расчёт верный. Только большую ёмкость конденсатора надо ставить на выходе вашего DC-DC.

Сообщение отредактировал Oxygen Power - Aug 3 2017, 12:30

[perfect]

[kappafrom]

зачем на выходе DC-DC? если поставить на входе, дельта по напряжению будет больше, конденсатор будет дольше разряжаться за счет меньшего тока. хотя ток разряда будет расти, ведь потребляемая мощность на выходной стороне преобразователя постоянная. в чем плюс расположения емкости на выходе?

[Oxygen Power]

зачем на выходе DC-DC? если поставить на входе, дельта по напряжению будет больше, конденсатор будет дольше разряжаться за счет меньшего тока. хотя ток разряда будет расти, ведь потребляемая мощность на выходной стороне преобразователя постоянная. в чем плюс расположения емкости на выходе?

Тогда вам необходимо учитывать КПД преобразователя.

[kappafrom]

Тогда вам необходимо учитывать КПД преобразователя.

даже с учетом кпд получается выгоднее ставить емкости на входе

[Oxygen Power]

даже с учетом кпд получается выгоднее ставить емкости на входе

Это когда ваш преобразователь работает без перерывов. При маленькой нагрузке ШИМ контроллер будет работать пачками. Чем будете паузы восполнять? Поэтому ёмкость на выходе смотрится лучше.

[kappafrom]

Это когда ваш преобразователь работает без перерывов. При маленькой нагрузке ШИМ контроллер будет работать пачками. Чем будете паузы восполнять? Поэтому ёмкость на выходе смотрится лучше.

емкость на выходе (и низкого ESR конденсатора) достаточно, чтобы сгладить пачки (ШИМ малой скважности), проверил осциллографом на макете при малой нагрузке на источник.
сейчас вообще думаю отказаться от концепции резервного питания и предотвращать аварийные ситуации по-другому. резервные конденсаторы занимают слишком много места на печатной плате.