Просадка напряжения питания при импульсной нагрузке Опции

[Alt.F4]

Добрый день.
Столкнулся с проблемой сильной просадки напряжения питания GSM модема SIM300 (осциллографа нет, но тестером удалось "засечь" 3,4В от установленных 4,1В).
При включении, модем "тестирует" питающий стабилизатор, нагружая его 3А.
В качестве DC-DC преобразователя использую TPS5430 (500kHz).
По всем рассчетам из даташита он вполне должен справляться с такой импульсной нагрузкой (По входу электролиты 470мкФ Х2, по выходу - танталы 100мкФ Х2).
Куда копать?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 1 2011, 21:41

[=AK=]

Может, вых. катушка выбрана без запаса по току и входит в насыщение при 3 А с небольшим? После чего срабатывает защита по току.

[Alt.F4]

Катушка - SRR1208-330YL
Irms Max. = 2,8А
Isat Typ. = 3,8А
Ток насыщения 3,8А...

[Microwatt]

Катушка - SRR1208-330YL
Irms Max. = 2,8А
Isat Typ. = 3,8А
Ток насыщения 3,8А...

Ну и что, что ток насыщения 3.8А? Вопрос ведь стоял так: "Дроссель насыщается?"
Или Вы полагаете, что при выходном токе в 3 А ток насыщения дросселя в 3.8А все решает?
Посмотрите картинку тока.

[Alt.F4]

Посмотрите картинку тока.

Где ее посмотреть?

[Alex255]

Добрый день.
Столкнулся с проблемой сильной просадки напряжения питания GSM модема SIM300 (осциллографа нет, но тестером удалось "засечь" 3,4В от установленных 4,1В).
При включении, модем "тестирует" питающий стабилизатор, нагружая его 3А.
В качестве DC-DC преобразователя использую TPS5430 (500kHz).
По всем рассчетам из даташита он вполне должен справляться с такой импульсной нагрузкой (По входу электролиты 470мкФ Х2, по выходу - танталы 100мкФ Х2).
Куда копать?
Спасибо.

Входной источник что из себя представляет?
С теплоотводом все в порядке?
Да, и ток насыщения скорее должен быть равен току "current limit", а не среднему, то есть 5-6А.

Сообщение отредактировал Alex255 - Mar 2 2011, 06:43

[Alt.F4]

Входной источник что из себя представляет?

БП от ПК, с ним все в порядке, такие же устройства с другим стабилизатором запускаются на ура.

С теплоотводом все в порядке?

Она не успевает нагреться, под брюхом есть подложка, но паял паяльником. По сути дела, один модем стартанул, и даже с третьего перегруза трубку смог поднять, так вот при потреблении 600мА в течении минуты стабилизатор на ощупь вообще не нагрелся.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 06:47

[Alex255]

БП от ПК, с ним все в порядке, такие же устройства с другим стабилизатором запускаются на ура.
Она не успевает нагреться, под брюхом есть подложка, но паял паяльником. По сути дела, один модем стартанул, и даже с третьего перегруза трубку смог поднять, так вот при потреблении 700мА в течении минуты стабилизатор на ощупь вообще не нагрелся.

Насчет тока насыщения - ориентир 5-6А для данного чипа при таких режимах

[RabidRabbit]

Стесняюсь спросить - а ёмкости побольше на выход цеплять не пробовали? 200 мкФ для 3А как-то маловато по-моему...

[Alex255]

Стесняюсь спросить - а ёмкости побольше на выход цеплять не пробовали? 200 мкФ для 3А как-то маловато по-моему...

GSM модемы к сожалению дают длительные всплески нагрузки. Если не ошибаюсь это в районе 2-2.5А доли секунды. Сильно большая емкость нужна если регулятор не справляется...

[Alt.F4]

Alex255, катушка индуктивности при стабилизаторе, работающем в режиме непрерывного тока береться в расчете <2*Iнагр. Т.е. по идее катушка должна подходить... Да и найти на 5А у нас анрил, я с трудом эту нашел.
RabidRabbit, расчеты по даташиту на стабилизатор говорят, что этого достаточно. Да и танталовых конденсаторов большей емкости у нас достать проблема. А электролиты боятся постоянных пульсаций импульсного стабилизатора...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 07:13

[Microwatt]

Где ее посмотреть?

Хм... Когда у сороканожки спросили с какой ноги она начинает бежать, ее вдруг охватил паралич...
Как это где? Ток через дроссель. Вы форму его наблюдали? Сразу же видно будет если он насыщается или сопротивление где-то в силовом контуре велико.

[Alt.F4]

Как это где? Ток через дроссель. Вы форму его наблюдали? Сразу же видно будет если он насыщается или сопротивление где-то в силовом контуре велико.

У меня осциллографа нет, я это писал в первом посте...

Пообщался с человеком, который также использует в качестве понижающего стабилизатора TPS5430. Что интересно, у него катушка используется еще на меньший ток насыщения SDR0805-150ML
Irms Max. = 1,8А
Isat Typ. = 2,7А
Таким образом версия с насыщением дросселя отпадает.
У человека на выходе стоит тантал на 220мкФ, у меня тоже самое - 2 по 100мкФ... Куда теперь копать?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 08:03

[=AK=]

По входу электролиты 470мкФ Х2

Импульсный ток типичного алюминиевого электролита (в мА) примерно равен его емкости (в мкФ). То есть, ваши электролиты на входе годятся для 1 А, а для 3 А их надо втрое больше. И должны они быть LOW IMPEDANCE. И параллельно им надо ставить керамический кондер 4.7 мкФ и более (в даташите велят 10 мкФ керамики иметь на входе).

Какое у вас входное напряжение? Откуда берется входное питание?

но тестером удалось "засечь" 3,4В

Что значит "удалось засечь"? Оно у вас при подключении нагрузки 3 А "проседает", а потом сразу восстанавливается назад до 4.1В? Или же "просело" до 3.4В и стоит там пока нагрузку не отключите, только тогда восстанавливается?

[Alt.F4]

Импульсный ток типичного алюминиевого электролита (в мА) равен его емкости (в мкФ). То есть, ваши электролиты на входе годятся для 1 А, а для 3 А их надо втрое больше.

В моем электролите импульсный ток составляет 844мА, у меня их 2, т.е. 1688мА. Я уже точно не помню, но этот вопрос учитывался и рассчитывался, все подходит.
Но по сути дела превышения тока импульса только разрушает электролит, на просадку напряжения это влиять не должно.
Плюс ко всему, у человека использующего этот же стабилизатор на входе стоит 10мкФ!

Какое у вас входное напряжение? Откуда берется входное питание?

12В, БП от ПК. Но с этим вопросов нет, на другом стабилизаторе все запускается на ура.

Что значит "удалось засечь"? Оно у вас при подключении нагрузки 3 А "проседает", а потом сразу восстанавливается назад до 4.1В? Или же "просело" до 3.4В и стоит там пока нагрузку не отключите, только тогда восстанавливается?

модем - импульсная нагрузка. Он просто не включается из-за просадки напряжения... На другой плате включается, но перезагружается при звонке... (плюс спалил на том 2 симки уже )

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 08:51

[=AK=]

В моем электролите импульсный ток составляет 844мА, у меня их 2, т.е. 1688мА. Я уже точно не помню, но этот вопрос учитывался и рассчитывался, все подходит.
Но по сути дела превышения тока импульса только разрушает электролит, на просадку напряжения это влиять не должно.

Импульсный ток прежде всего нагревает кондер за счет его высокого ESR.

Плюс ко всему, у человека использующего этот же стабилизатор на входе стоит 10мкФ!

Керамики. А это совсем не то же самое, что люмень, у керамики ESR намного ниже

Абстрактно-теретицки у вас схема защиты от перегрузки по току может срабатывать за счет высокого ESR входных кондеров:

Overcurrent limiting is implemented by sensing the drain-to-source voltage across the high-side MOSFET. The
drain to source voltage is then compared to a voltage level representing the overcurrent threshold limit. If the
drain-to-source voltage exceeds the overcurrent threshold limit, the overcurrent indicator is set true.

[Alt.F4]

Керамики. А это совсем не то же самое, что люмень, у керамики ESR намного ниже

Нет, у него не керамика. Вот схема (10страница справа).
Электролиты убирал, ничего не изменилось.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 09:13

[Microwatt]

Overcurrent limiting is implemented by sensing the drain-to-source voltage across the high-side MOSFET.

Сопротивление входных электролитов тут, для срабатывания защиты, ни при чем. Измеряется падение на ключе, ток через него, а не провал во входном напряжении.
Случай тяжелый. Осциллографа нет, параметры нагрузки неизвестны, стабилизатор не рассчитывался детально. Похоже, списан с апнота.
Неужели трудно нагрузить его на известную омическую нагрузку и промерять где перегиб характеристики? Тогда будет понятно сколько он реально держит по нагрузке и что происходит при превышении этого значения. По мельканию на цифровом тестере трудно о чем-то судить.

[Alt.F4]

стабилизатор не рассчитывался детально

У TI есть программка для рассчета обвязки, SwitcherPro называется. Она не ругается. (там правда импульсной нагрузки я не нашел, но на постоянку не ругается).
Тем более я же привожу пример, как у человека сделано и работает (говорит 2000 экземпляров выпущено). Причем у него обвзяка менее надежна, чем у меня...

Неужели трудно нагрузить его на известную омическую нагрузку

Нету у меня таких мощных резисторов, аж в 12Вт.

По мельканию на цифровом тестере трудно о чем-то судить.

Это да... (Кстати удалось засечь 2,91В)


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 09:17

[Vasily_]

Нету у меня таких мощных резисторов, аж в 12Вт.

А нихром, лампочки ну и дт.. неужели не найти.

[Alt.F4]

лампочки

сейчас попробую

Удивительно, но лампочка не загорается. Меряю амперметром, сперва ток через нагрузку достигает 700мА, затем падает до 500мА и все!...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 10:04

[RabidRabbit]

Чего уж проще - подпаять по электролиту на 2200 мкФ по входу и по выходу...

[maugli]

TPS5450 замечена в следующем :
При импульсном изменении нагрузки от 0 мА до 800 мА наблюдается кратковременный провал напряжения с 5В до 4.5В .
При отключении нагрузки имеем выброс амплитудой 0.5 В .
Подключил дополнительно постоянную нагрузку 100 мА ( только не говорите , что у вас нет резисторов ) - амплитуда пульсаций упала до 0.2 В .
Похоже не "любит" данная микросхема работать на холостом ходу .

[Alt.F4]

Чего уж проще - подпаять по электролиту на 2200 мкФ по входу и по выходу...

По-моему электролиты противопоказано ставить в импульсных цепях. Стабилизатор работает на частоте 500кГц.

Подключил дополнительно постоянную нагрузку 100 мА ( только не говорите , что у вас нет резисторов ) - амплитуда пульсаций упала до 0.2 В .

Амплитуда пульсаций упала и при, цитата: "импульсном изменении нагрузки от 0 мА до 800 мА"?
В таком случае сейчас попробую.
Но все равно не понятно, почему при подключении лампочки, стабилизатор себя так ведет: сперва ток через нагрузку достигает 700мА, затем падает до 500мА и все!(сопротивление незажженой лампочки 1,5Ом, т.е. чтобы ее зажечь надо 2,7А (4В), а для поддержания горения - и того меньше. Но стабилизатор не выдает необходимый ток...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 10:23

[ViKo]

катушка индуктивности при стабилизаторе, работающем в режиме непрерывного тока береться в расчете <2*Iнагр. Т.е. по идее катушка должна подходить...

Поясните, пожалуйста, формулу, и объясните, почему катушка на 3.8A вам должна подойти.
Судя по дальнейшему описанию, насыщается сердечник, нагревается.
Без осциллографа - это как у гадалки про будущее спрашивать.

[RabidRabbit]

По-моему электролиты противопоказано ставить в импульсных цепях. Стабилизатор работает на частоте 500кГц.

Даже не знаю, что сказать. Во всех виденных мной импульсных преобразователях на выходе (кроме прочего) стояли алюминиевые электролиты. Может, конечно, это всё были исключения из правила...

[=AK=]

По-моему электролиты противопоказано ставить в импульсных цепях. Стабилизатор работает на частоте 500кГц.

У вас на входе стабилизатора уже стоят электролиты, а это самая что ни на есть импульсная цепь: при значительной величине индуктивности в цепи подводимого питания через них идет импульсный ток, амплитуда которого примерно равна величине выходного тока стабилизатора. То есть, в вашем случае, до 3 А. И это намного более тяжелый режим, чем у кондеров на выходе стабилизатора, где через кондеры течет треугольный импульсный ток как правило небольшой амплитуды, порядка 20% от макс. выходного.

Нет, у него не керамика. Вот схема (10страница справа).

Очень плохо, что не керамика. У него там, правда, стоит еще кондер в 220 мкФ (С910). Будем надеяться, он применил кондеры из проводящего полимера, которые имеют низкий ESR и способны выдерживать большие импульсные токи.

Вот прикидочный расчет того, что происходит в вашем БП. Входное напряжение 12В, выходное 4В. Значит, при периоде 2 мкс длительность включенного состояния силового ключа равна 2*4/12 = 0.67 мкс. В это время к дросселю приложено напряжение 12-4 = 8В. Если индуктивность дросселя равна 15 мкГн, то за это время ток через него возрастет на 0.36А. Это мы получили амплитуду тока пульсации, который должны сгладить выходные кондеры, всего-навсего 360 мА. Половина этого тока - 180 мА - дает границу непрерывного и прерывистого режима работы стабилизатора: если ток нагрузки меньше 180 мА, то стабилизатор переходит в режим прерывистого тока.

Если ток нагрузки равен 3 А, то пульсация тока, протекающего через силовой ключ как раз и составит ~3А, и это тот импульсный ток, на который должны быть расчитаны входные кондеры. Если у вас стоят два кондера с ESR примерно по 0.2 Ома, то на их суммарном сопротивлении 0.1 Ом ток в 3А создаст падение 0.3В. Можете прикинуть rms и оценить величину нагрева кондеров за счет импульсных токов.

А выходные кондеры вне зависимости от тока нагрузки будут продолжать пропускать через себя всего-навсего 0.36 А треугольной формы. Поэтому на выходе вы можете использовать танталовые кондеры, которые боятся токовых перегрузок, а на входе - нет. На входе должна стоять керамика, алюминиевые электролиты или электролиты из проводящего полимера.

[Alt.F4]

Поясните, пожалуйста, формулу, и объясните, почему катушка на 3.8A вам должна подойти.

Я уже не помню как объяснить формулу. У меня в "конспекте" написано, что если режим непрерывный, то ток дросселя выбирается <2*Iнагр
Почему подойдет? Потому что 3А потребляется импульсом только(!) при включении, а дальше не более 2А (это если юзать GPRS)
RabidRabbit, =AK=, получается что и на входе электролиты запрещено ставить...

Но дело все равно не в электролитах, замерял я напряжение во время подключенной лампочки - 1.8В от стартовых 4,1В !!!!
Лампочка потребляет 500мА.

Судя по дальнейшему описанию, насыщается сердечник, нагревается.

Дроссель на ощупь холодный, стабилизатор градусов 50.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 11:40

[Microwatt]

в цепи подводимого питания через них идет прямоугольный импульсный ток, амплитуда которого примерно равна величине выходного тока стабилизатора. .....
И это намного более тяжелый режим, чем у кондеров на выходе стабилизатора, где через кондеры течет треугольный импульсный ток как правило небольшой амплитуды,

А как же учение товарища Кирхгофа о том, что мгновенное значение тока в любом месте замкнутой цепи одинаково?
Ходят также слухи, что ток в индуктивности не меняется сам собою, только напряжение на ней скачет.
Тогда как из полного тока нагрузки получить на выходе ток "небольшой амплитуды" в понижающем стабилизаторе?
Каким образом прямоугольный токовый импульс может быть сам собою преобразован в треугольный...
Почему у входных конденсаторов режим тяжелее, чем у выходных, что закон сохранения энергии не выполняется? Берется на входе намного больше, чем поступает на выход?

Короче, как-то слишком много дополнений к существующей теории простой понижалки. Или существующая изложена очень непривычно.

То Alt.F4 Вас спрашивали о входном источнике. Вы так и не ответили, кажется. Ответ "компьютерный БП" - не напряжение, их там много. 12 вольт входа? Источник на входе не проседает? А то, могли же на -12 посадить вполне...
Чудес на свете не бывает. Что-то очень простое упущено. Не думаю. что вопрос в ESR фильтров. Если бы так - грелись бы они, пульсации были бы повышенные, но выходное напряжение не проседало бы.
Ну и по 10мкФ керамики. Я 3-амперный источник на 3.3 и на 5 вольт гонял, правда на 900кГц, только такие по входу и выходу, без электролитов вообще.
Монтаж на сотни килогерц должен быть оооочень аккуратный. Возможно, источник теряет стабильность ОС и кувыркается хаотично при росте нагрузки. Увы, без осциллографа с высокоомным щупом это не увидеть....

[=AK=]

А как же учение товарища Кирхгофа о том, что мгновенное значение тока в любом месте замкнутой цепи одинаково?

Для этого в схеме есть диод (Шоттки).

[Microwatt]

Для этого в схеме есть диод (Шоттки).

Нет, не для этого он там. Это совершенно точно.
Диод может изменить направление, но не величину тока.

[ViKo]

Для TC
А фрагмент схемы выложить можете? Вдруг какую-нибудь ножку не туда завели?

Для =AK=
Ток ведь с источника берется, а не только с конденсаторов на входе. Вот когда не хватит источника, тогда с конденсаторов потекёть.

Для Microwatt
Ток через дроссель, когда ключ внутри стабилизатора закрыт, будет течь через диод. А со входа не будет. Так что разница в форме тока на входе блока питания и на его выходе имеется. На то он и импульсный стабилизатор.

[Microwatt]

Для Microwatt
Ток через дроссель, когда ключ внутри стабилизатора закрыт, будет течь через диод. А со входа не будет. Так что разница в форме тока на входе блока питания и на его выходе имеется. На то он и импульсный стабилизатор.

Да возьмите же реальный стабилизатор, осциллограф и посмотрите.
Форма тока одинакова, это трапеция с разным углом наклона вершины при заряде дросселя и разряде. Вы как себе представляете ток в дросселе на прямом ходе есть, а на обратном исчез мгновенно в неизвестном направлении или наоборот? Такого не может быть в индуктивности.
И токи входной и выходной по форме одинаковы, меняется наклон , скорость нарастания-спада, но амплитудные значения ОДИНАКОВЫ!
В крайнем случае, когда на малой нагрузке появляется режим разрывного тока , трапеция переходит в треугольник. Но форма одинакова, треугольная, высоты равны, меняется лишь наклон гипотенузы.
Это ж букварь по ТОЭ.

[ViKo]

Да возьмите же реальный стабилизатор, осциллограф и посмотрите.
Это ж букварь по ТОЭ.

Вы, наверное, плохо прочитали мое сообщение.
Когда ключ внутри микросхемы стабилизатора закрыт, ток через него не течет.
Дальше додумайте сами. Можно и без осциллографа Но с аппнотами от Maxim, например.

[Alex255]

Форма тока одинакова, это трапеция с разным углом наклона вершины при заряде дросселя и разряде. Вы как себе представляете ток в дросселе на прямом ходе есть, а на обратном исчез мгновенно в неизвестном направлении или наоборот? Такого не может быть в индуктивности.
И токи входной и выходной по форме одинаковы, меняется наклон , скорость нарастания-спада, но амплитудные значения ОДИНАКОВЫ!
В крайнем случае, когда на малой нагрузке появляется режим разрывного тока , трапеция переходит в треугольник. Но форма одинакова, треугольная, высоты равны, меняется лишь наклон гипотенузы.
Это ж букварь по ТОЭ.

Что то здесь не так, или я чего то не понимаю...
Против закона Кирхгофа ничего не имею, но цепь здесь сложнее чем просто один контур.
Если рассматривать непрерывный режим, то входные токи суть периодические трапеции с разрывом (благо есть ключ). Ток через индуктивность это скорее пила, естественно без скачков тока. Ток через диод это тоже последовательность трапеций с обратным наклоном дополняющих входной ток до тока катушки. Ну а выходной ток (на нагрузке) это что то подобное току через катушку с существенно меньшими пульсациями из-за емкости.
Ну никак входной ток не может иметь ту же форму что и выходной. Ток через индуктивность совпадает с входным при открытом ключе разве что.

[ViKo]

Что то здесь не так, или я чего то не понимаю...
Против закона Кирхгофа ничего не имею, но цепь здесь сложнее чем просто один контур.
Если рассматривать непрерывный режим, то входные токи суть периодические трапеции с разрывом (благо есть ключ). Ток через индуктивность это скорее пила, естественно без скачков тока. Ток через диод это тоже последовательность трапеций с обратным наклоном дополняющих входной ток до тока катушки. Ну а выходной ток (на нагрузке) это что то подобное току через катушку с существенно меньшими пульсациями из-за емкости.
Ну никак входной ток не может иметь ту же форму что и выходной. Ток через индуктивность совпадает с входным при открытом ключе разве что.

Именно! Выходной ток (ток нагрузки) в идеальном случае величина постоянная. Из пилообразного тока через катушку вычесть постоянный ток нагрузки - получим пилообразный ток через конденсатор, половина пилы выше нуля, половина ниже (по току, имеется в виду). Т.е., через конденсатор ток течет то в одну сторону, то в другую.

[yakub_EZ]

Вот охота вам столько букв писать, куда и сколько чего потекло
Берем симулятор и через две минуты осознанного щупанья видите как он дышит. В приложении повышающий DC-DC как пример работы LT1072.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[ViKo]

Берем симулятор и через две минуты осознанного щупанья видите как он дышит. В приложении повышающий DC-DC как пример работы LT1072.

Покажите ток через нагрузку. И др.
А еще лучше, покажите понижающий преобразователь.

[Microwatt]

Ну никак входной ток не может иметь ту же форму что и выходной. Ток через индуктивность совпадает с входным при открытом ключе разве что.

Да, при открытом ключе совпадает со входным, при закрытом - с выходным. Амплитуда одинакова.
Состыкуйте входной и выходной ток и получите ток в дросселе. Понятно, что там будет постоянная составляющая, но амплитуда тока - вовсе не размах пилы по вершинке. Эта пила - пульсации тока. В нормально сделанном стабилизаторе это 20-40% от амплитуды.
Нагляднее всего это, конечно, видно в симуляторе.

[Alt.F4]

Выкладываю схему и разводку ПП.
Разводка в зеркальном виде!
Ошибки быть не должно...

[yakub_EZ]

Покажите ток через нагрузку. И др.
А еще лучше, покажите понижающий преобразователь.

Вот, понижающий 5 вольт 1 ампер на LT1074. На первой картинке показан его "взлёт" и уровень пульсаций на выходе - порядка 50 мВ.
На второй токи - Ix - это потребляемый стабилизатором ток.
Только это был "идеальный" режим, а есть ещё режим насыщения дросселя.
В таких случаях ток выглядит совсем иначе. Для этого обратим взор на пример с LTspiceWorldTour2009 (по ссылке архив в котором есть презентация и модели для симулятора, рассматриваемая модель лежит в SMPSsatCoreII.asc), где автор этого симулятора Mike Engelhardt давал некоторые мастерклассы по его применению. В примере рассмотрены два DC/DC на LTC1735 понижающие 5 вольт в 1.6 вольта. Нагрузка номинал - 5.3 ампера, но с разницей, что один из них работает с идеальной катушкой, а у второго дроссель которому добавлены некоторые параметры:
(Hc=16 Bs=.44 Br=.1 Lg=.11m N=5 A=5u Lm=2m Rser=10m Rpar=1K )
За которыми скрыт сакральный смысл:
Hc: Coercive force [Amp-turns/meter]
Br: Remnant Flux Density [Tesla]
Bs: Saturation Flux Density [Tesla]
Lm: Magnetic Length(excl. gap)[meter]
Lg : Length of gap [meter]
A: cross sectional area [meter**2]
N: number of turns
Rser Rpa : соответственно сопротивления из схемы замещения, последовательное и параллельное
Что в некотором роде приближает её к реальной.
Чтобы ещё усугубить вид насыщения дросселя возьмём ещё большую нагрузку чем в примере - 0.2 ома вместо ранних 0.3. На третьей картинке как раз тот случай. И тогда, со слов того же Mike Engelhardt'а, с характерным американским чувством юмора, вас ожидает:

If you use the worst inductor that works in simulation, you will have failures over service temperature and production scatter.

А также возможно отключение защиты самого контроллера, что скорее всего имеет место у уважаемого ТС

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Alt.F4]

А также возможно отключение защиты самого контроллера, что скорее всего имеет место у уважаемого ТС

Если ТС это я , то выходит во всем виноват дроссель?
Но почему тогда напряжение просаживается даже под нагрузкой в 500мА?

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 17:18

[yakub_EZ]

Если ТС это я , то выходит во всем виноват дроссель?
Но почему тогда напряжение просаживается даже под нагрузкой в 500мА?

Заметил что у вас частота 500 кГц. Может дроссель по индуктивности великоват для такой частоты? И ещё, "быстрые" импульсные преобразователи требуют качественные дроссели, частенько их список приведен в ДШ, с конкретными именами и производителями. Паразитные параметры для двух десятков витков могут очень запросто завалить характеристики дросселя на такой частоте

[Alt.F4]

Заметил что у вас частота 500 кГц. Может дроссель по индуктивности великоват для такой частоты? И ещё, "быстрые" импульсные преобразователи требуют качественные дроссели, частенько их список приведен в ДШ, с конкретными именами и производителями. Паразитные параметры для двух десятков витков могут очень запросто завалить характеристики дросселя на такой частоте

Не знаю...
В даташите списка дросселей не нашел. В пример приведен только

Код

For this design, the RMS inductor current is 3.003 A, and the peak inductor current is 3.31 A. The chosen inductor is a Sumida CDRH104R-150 15mH. It has a saturation current rating of 3.4 A and a RMS current rating of 3.6 A, easily meeting these requirements.

Еще сказано, что индуктивность может быть выбрана в пределах от 10мкГн до 100мкГн.

[sera_os]

Выкладываю схему и разводку ПП.
Разводка в зеркальном виде!
Ошибки быть не должно...

Разводка платы плохая  , в чем пожет и вся проблема. Большой импеданс линий питания и заземления особенно. Соединение звездой - не спасает, да и не тот случай. Вот как должно быть, особенно обратите внимание на расположение входных/выходных конденсаторов:

[Alt.F4]

Большой импеданс линий питания и заземления особенно.

Насколько я понимаю, "импеданс" - это сопротивление. По-моему дорожки довольно широкие...
Что можно попробовать сделать? ПП к сожалению уже готовы.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 18:04

[sera_os]

 

Насколько я понимаю, "импеданс" - это сопротивление.

Ага, активное и индуктивное, причем, при таких частотах и токах - индуктивная составляющая играет бОльшую роль.

По-моему дорожки довольно широкие...

По Вашему рисунку не скажешь.

Что можно попробовать сделать? ПП к сожалению уже готовы.

Керамику C4 запаять прямо между ног 6,7 микросхемы; C5 также нужно максимально близко (с минимальными проводниками) к преобразователю. 


 

L2 сейчас стоит? И вообще зачем такая большая индуктивность???

[Alt.F4]

sera_os, дорожки шириной 0,8мм. С4 запаять на ноги нет возможности (у меня только 1206), но я думаю не в этом дело. С5 и С6 можно вообще не ставить, они используются как и L2, для защиты всей схемы от перенапряжения.
L2 сейчас не запаян.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 18:49

[ViKo]

Да, при открытом ключе совпадает со входным, при закрытом - с выходным.

А вот и не совпадает!
Выходной ток в идеале, при постоянной нагрузке - постоянный.
Входной ток, потребляемый от источника питания, тоже не совпадает с током в дросселе. Потому что часть тока дросселя приходит со входных конденсаторов.

для ТС (Топикстартера, да-да, это вы, Alt.F4)
Меня схеме заинтересовала ножка ENA. Наверное, ее можно куда-нибудь повесить, а не просто оставить в воздухе. Хотя, не сомневаюсь, что можно и так.
По разводке - это у вас такой длиннющий дроссель? Кажется, это не тот дроссель, который вам нужен. Посмотрите в каталоге MuRata, там их куча.

Насчет земли - земли много не бывает (есть, правда исключения). Стоит добавить, хоть проводом.
Худенькие дорожки, как худенькие девочки - ни на что не годятся!
upd. попутал "мало" и "много"

[sera_os]

 

sera_os, дорожки шириной 0,8мм.

Так Вы сравните с рекомендованными полигонами (дорожками) от производителя (моя картинка) .

С5 и С6 можно вообще не ставить, они используются как и L2, для защиты всей схемы от перенапряжения.

Ухты, конденсатор - защита от перенапряжения. У Вас же супрессор (VD2) стоит на 22В, он мгновенно импульсы (похоже это имелось ввиду) питания поглотит. А вот если проводники идущие от БП (АТХ) длинные - тогда конденсаторы как раз и необходимы.
Кстати С4 - рекомендован минимум 4,7мкФ! Даташит читайте!

[ViKo]

Берем симулятор

А что за симулятор, и где берется? Поделитесь названиями.

[Alt.F4]

Меня схеме заинтересовала ножка ENA. Наверное, ее можно куда-нибудь повесить, а не просто оставить в воздухе. Хотя, не сомневаюсь, что можно и так.

Из даташита: The ENA pin has an internal pullup current source, allowing the user to float the ENA pin.

По разводке - это у вас такой длиннющий дроссель?

Нет нет, дроссель обычный, "квадратный" SRR1208-330YL. Просто было удобно развести его на обратной стороне ПП.

Насчет земли - земли мало не бывает (есть, правда исключения). Стоит добавить, хоть проводом.

Если бы это решило проблему...

Так Вы сравните с рекомендованными полигонами (дорожками) от производителя (моя картинка)

Возможно дорожки и узковаты. Но при нагрузке 500мА дорожки не нагреваются вообще, а у меня падение напряжения 1.8В от стартовых 4,1В! (При 3А нагрев дорожки 0,8мм до 30градусов. С учетом того, что такая нагрузка кратковременно, я посчитал, что ширина достаточна.)

Ухты, конденсатор - защита от перенапряжения. biggrin.gif У Вас же супрессор (VD2) стоит на 22В, он мгновенно импульсы (похоже это имелось ввиду) питания поглотит.

Я не сказал, что один конденсатор используется от перенапряжения. Супрессор открывается максимум за 1мкс, с учетом этого были добавлены дроссель на входе и конденсаторы.

Кстати С4 - рекомендован минимум 4,7мкФ!

Такая строка действительно есть. Но у нас не продается керамика такой большой емкости. Но что интересно, что программа SwitcherPro от TI, рассчитывающая обвязку стабилизатора, не ругается на входную керамику 1мкФ. Только если ее пытаешься убрать совсем. Значит достаточно и 1мкФ.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 2 2011, 19:45

[sera_os]

 

Супрессор открывается максимум за 1мкс, с учетом этого были добавлены дроссель на входе и конденсаторы.

Не очень по теме, но если Вы так тонко "понимаете" природу вещей (1мкс открытия), то как Вы себе представляете помеху, способную зарядить 1мкФ (С4 же остается в любом случае) с 12В до 36В (максимальное для TPS5430), за 1мкс (пока "спит" супрессор)???  Если я правильно рассчитал, нужен ток 24А/1мкс!  

Но что интересно, что программа SwitcherPro от TI, рассчитывающая обвязку стабилизатора, не ругается на входную керамику 1мкФ. Только если ее пытаешься убрать совсем. Значит достаточно и 1мкФ.

Жаль что SwitcherPro не умеет "смотреть" трассировку, от матов было бы .

[Alt.F4]

Не очень по теме, но если Вы так тонко "понимаете" природу вещей (1мкс открытия)

Это время взято из даташита на супрессор.
Пусть перенапряжение 150В (столько ожидается), тогда ток за 1мкс вырастет до: (e / L )* dt = ((150В-12В) / 100мкГн) * 1мкс = 1,38А
Емкость получается: С = I * dt / dU = 1,38A * 1мкс / 2В = 0,69мкФ
Конденсатор выбираем по допустимому Ripple current = 1,38А.

Жаль что SwitcherPro не умеет "смотреть" трассировку, от матов было бы

Вот в этом по ходу и проблема. Никогда не использовал импульсные преобразователи. Будет уроком.
Теперь бы придумать, как запустить стабилизатор с такой разводкой, ведь ПП уже готовы в количестве 20шт. (50$ однако)

[yakub_EZ]

А что за симулятор, и где берется? Поделитесь названиями.

Это LTSpice4. Бесплатный симулятор от Linear Technology, просто так, "за спасибо" берётся с официального сайта. Больше всего в нём предполагается "крен" на ключевые преобразователи, в честь этого имел первоначальное название SwitcherCAD III. Фирмой разработчиком заточен он под аналоговые микросхемы этой фирмы. Очень распространен и не только для продуктов от LT, есть англоязычная группа на yahoo с почти 30-ю тысячами участников в которой есть база данных на большое количество элементов.
По нему выпущено несколько русскоязычных книг. Употребляем во многих русскоязычных форумах электронной направленности. Отличается простотой в управлении и освоении.

[Microwatt]

Та ни к черту разводкка волосяными дорожками. Так и не понял куда там дроссель включен. В источнике плата должна быть разведена волосяными промежутками, остальное - медь.
Не плата разведена зеркально, а схема нарисована навыворот и вообще нечитаемо. Ну почему не взять схему и разводку из того же даташита? Хоть грубых ошибок бы не случилось.

"Квадратный" дроссель - ни о чем не говорит. Но такое ощущение, что великоват по номиналу, а значит и активное сопротивление может быть большим.
Кто напугал помехами 120-150 вольт по входу? Автомобилисты? Понаворочено там защит как на случай ядерной войны....Возможно, на 100мкгн входном дросселе много падает.
Плат жалко? Так надо ж было макет прогнать, потом ведро плат заказывать. Заклинаниями теперь дело не поправишь...
Трудно тут что-то вслепую угадать и чем-то помочь. нужно смотреть осциллограммы и тогда можно сказать где причина.
А Вы даже десяток резисторов для фиксированой нагрузки найти не можете. Так врукопашную приборы не разрабатывают.

[=AK=]

Ток ведь с источника берется, а не только с конденсаторов на входе. Вот когда не хватит источника, тогда с конденсаторов потекёть.

Источника "не хватит", когда его импеданс окажется выше, чем импеданс кондеров. То есть, практически всегда в начальный момент включения ключа. В этот момент весь ток берется со стоящих рядом входных кондеров, а не от бог весть где расположенного источника, соединенного со стабилизатором скорей всего длинными проводами и (в схеме топикстартера) через дроссель.

[maugli]

Вот два проекта на скорую руку для TINA-TI .
Загрузите программу . Установите . Откроите проект . Запустите расчёт переходных процессов Analysis->Transient.

1. Нагрузка скачком меняется с 5кОм до 5 Ом - провал выходного напряжения 1 В  tps5430_1mA_1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 75

2. Нагрузка скачком меняется с 50 Ом до 5||50 Ом - провал выходного напряжения <0.1 В  tps5430_0.1A_1.1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 71


Вводите ( добавляете ) свои неидеальные компоненты и симулируете .

[=AK=]

Состыкуйте входной и выходной ток и получите ток в дросселе. Понятно, что там будет постоянная составляющая, но амплитуда тока - вовсе не размах пилы по вершинке. Эта пила - пульсации тока. В нормально сделанном стабилизаторе это 20-40% от амплитуды.

Через конденсаторы постоянный ток, как известно, не течет. Поэтому, рассуждая о величине импульсного тока, протекающего через входные и выходные конденсаторы, постоянную составляющую следует исключить. И в сухом остатке будет, что через входные кондеры течет импульсный ток с двойной амплитудой порядка 3 А, а через выходные - треугольный ток на порядок меньшей амплитуды.

1. Нагрузка скачком меняется с 5кОм до 5 Ом - провал выходного напряжения 1 В  tps5430_1mA_1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 75

2. Нагрузка скачком меняется с 50 Ом до 5||50 Ом - провал выходного напряжения <0.1 В  tps5430_0.1A_1.1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 71

Совершенно верно. В первом случае регулятор должен перейти из режима прерывистых токов дросселя в режим непрерывных токов. Во втором он все время работает в режиме непрерывных токов.

[Microwatt]

И в сухом остатке будет, что через входные кондеры течет импульсный ток с двойной ампритудой порядка 3 А, а через выходные - треугольный ток на порядок меньшей амлитуды.

Ток не в самих конденсаторах возникает. Это - пассивные элементы. Баланс "в одну трубу вливается, в другую выливается" должен соблюдаться.
Тут просто Вами смешиваются понятия тока в дросселе и пульсаций в конденсаторах фильтра. Отсюда и недоразумение.
В понижающем преобразователе от источника дросселем берется ток и отдается в нагрузку тот же самый, только скорость нарастания и спада разные за счет разных времен. Вольсекундные в амперсекундные площади равны.
Как тут разравнивают потребление конденсаторы зависит от их емкости, уровня пульсаций по входу и выходу. Но энергию они не изменяют. Уберите конденсаторы совсем и убедитесь.

[=AK=]

Тут просто Вами смешиваются понятия тока в дросселе и пульсаций в конденсаторах фильтра.

Ну, я-то как раз никакие понятия не смешиваю. Речь была именно о величине импульсных токов в конденсаторах. Для выходных кондеров она равна величине изменений тока дросселя в течении периода. Не величине тока дросселя, а величине изменений его тока. А для входных кондеров импульсные токи в пределе примерно равны величине среднего тока дросселя. Не изменений тока, а именно величине тока нагрузки. Отсюда следует, что входные кондеры вообще говоря работают в гораздо более тяжелом импульсном режиме, чем выходные. Это и есть та мысль, которую я стремился донести до ТС.

[Microwatt]

Ладно, похоже мы о разных сторонах одного явления частную дискуссию затеяли. Оттого и не приходим к согласию.
У Вас источники работают? У меня тоже.
Давайте ТС поможем чем сможем....

[ViKo]

В понижающем преобразователе от источника дросселем берется ток и отдается в нагрузку тот же самый, только скорость нарастания и спада разные за счет разных времен. Вольсекундные в амперсекундные площади равны.

В том-то и дело, что не тот же самый! При всем моем уважении к вам, вы заблуждаетесь! И не равны ни вольтсекундные, ни амперсекундные площади. А равны площади ваттсекундные. За вычетом к.п.д. Берем тока меньше от большего напряжения, а отдаем тока больше, но меньшего напряжения.
P.S. признать свою ошибку - не позор.

для ТС
Если микросхема нагревается, значит нужно приделать ей теплоотвод. Какой бы ни был ключ, падение на нем есть. 3A тока - это не хвост собачий. То же относится и к диоду. 3A тока...

[Alex255]

Выкладываю схему и разводку ПП.
Разводка в зеркальном виде!
Ошибки быть не должно...

Ужас!!! Это же импульсник! Удивительно что завелся, видимо частоты не слишком велики.

Основные контура по которым течет импульсный ток - а это
при включенном ключе:
земля - Вх емкость - ключ - индуктивность - выходная емкость - земля
при выключенном
земля - диод - индукт. - вых емкость - земля
должны быть минимальны.
Далее, дорожки этих контуров должны быть максимально широкими дабы не вносить лишнюю индуктивность.
Далее, очень желателен земляной слой на другой стороне для локализации ЭМ полей и минимизации взаимодействия.

А где же охлаждение? к чему крепится thermal pad? к площадке величиной с сам thermal pad? А зачем тогда вообще его крепить?

Настоятельная рекомендация сделать так или примерно так как рекомендует производитель

В том-то и дело, что не тот же самый! При всем моем уважении к вам, вы заблуждаетесь! И не равны ни вольтсекундные, ни амперсекундные площади. А равны площади ваттсекундные. За вычетом к.п.д. Берем тока меньше от большего напряжения, а отдаем тока больше, но меньшего напряжения.
P.S. признать свою ошибку - не позор.

для ТС
Если микросхема нагревается, значит нужно приделать ей теплоотвод. Какой бы ни был ключ, падение на нем есть. 3A тока - это не хвост собачий. То же относится и к диоду. 3A тока...

+1

[Alt.F4]

Сделал дома ПП как в даташите, с огромными полигонами земли, но падение напряжения при включении большой нагрузки как было, так и осталось.
В качестве нагрузки две лампочки, соединенные параллельно, с холодным сопротивлением 1,2Ом (для розжига необходимо 3,3А. Стабилизатор в импульсе может отдать 4А, если верить даташиту). В общем лампочки загораются и напряжение проседает до 2В во время включения, затем восстанавливается до 4В.
Такое же поведение и на моей плохо разведенной ПП.
P.S. в прошлом опыте с лампочкой была допущена ошибка при монтаже.

Решил добавить на выход электроилт 2200мкФ. При подключении лампочек, тестер засек просадку до 0,9В...
Куда копать, ведь ПП теперь из даташита?

Вот два проекта на скорую руку для TINA-TI .
Загрузите программу . Установите . Откроите проект . Запустите расчёт переходных процессов Analysis->Transient.
1. Нагрузка скачком меняется с 5кОм до 5 Ом - провал выходного напряжения 1 В Прикрепленный файл tps5430_1mA_1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 3
2. Нагрузка скачком меняется с 50 Ом до 5||50 Ом - провал выходного напряжения <0.1 ВПрикрепленный файл tps5430_0.1A_1.1A.zip ( 30.89 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2
Вводите ( добавляете ) свои неидеальные компоненты и симулируете .

Скачал, просимулировал. Падения напряжения на выходе не наблюдается...
 tps5430.rar ( 29.26 килобайт ) Кол-во скачиваний: 69


Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 3 2011, 14:06

[Microwatt]

И не равны ни вольтсекундные, ни амперсекундные площади. А равны площади ваттсекундные. За вычетом к.п.д.

Хорошо, пусть ваттсекундные., если это помогает понять суть. Заряжаем дроссель 1мГн до 1А за 1 мкс и отдаем энергию за 10мкс. Остается только посчитать вольты, амперы и площади.
Энергия получится 0.5мДж. Напряжение 1000 и 100 вольт. Ток средний 0.5 и 0.05А (амплитудный 1А!). Мощность средняя 500ватт и 50 ватт. Все три площади равны?
Или что-то не так?
Вы попробуйте трансформатор заставить работать без абсолютного равенстива вольтсекундных площадей - войдет в насыщение немедля. А дроссель просто невозможно по-другому , это вытекает из определения самой индуктивности.

[maugli]

Скачал, просимулировал. Падения напряжения на выходе не наблюдается...

1. Точка - узел электрической цепи . Если в месте пересечения двух линий на электрической схеме поставлена точка , то в этом месте есть электрическое соединение двух линий, в противном случае его нет.
2. Почему диод на 1 А ?
3. Почему ток 500 нА на нагрузке 1.4 Ом при 4В ? Включите логику .
Нельзя менять всё сразу !

Исправил за вами -  tps5430.zip ( 30.04 килобайт ) Кол-во скачиваний: 71
Все как и раньше - провалы выходного напряжения .
Добавьте входную цепь из реальных компонентов .

Нагрузка из лампочек в параллель 0.6 Ом (нет слов - бедный стабилизатор).
Наберите нагрузку из резисторов . И обратитесь за помощью в своём городе к кому-нибудь у кого есть осциллограф . А то вы всё топчетесь на месте .

[ViKo]

Все три площади равны?
Или что-то не так?

Ну, "зарядили" мы дроссель до 1A за 1us. Накопили в нем энергию 0.5mJ. А "разрядили" за 10us со значения 1A до 0. Ток спадал медленнее, потому как не надо нам больше тока. Где ж площади равны? Вторая площадь в 10 раз больше.
Вы ж про дроссель говорили в сообщении №60?
А если взять входной и выходной токи и напряжения преобразователя целиком, то там да, площади будут равны.
Естественно, ток в напряжение не превратить или превратить? что-то я путаюсь
И куда девается спадающий ток в дросселе? Заряжает выходной конденсатор, поддерживает на нем постоянное напряжение. Который нагрузка норовит разрядить своим током.

[yakub_EZ]

Естественно, ток в напряжение не превратить или превратить? что-то я путаюсь
И куда девается спадающий ток в дросселе? Заряжает выходной конденсатор, поддерживает на нем постоянное напряжение. Который нагрузка норовит разрядить своим током.

Да возьмите уже поиграйтесь в симуляторе. Большинство вопросов сразу отвалится. Равенство площадей наблюдается только в ватсекундной характеристике. Если брать энергию поля дросселя пропорциональную квадрата тока, то тоже не получатся.
На картинке дроссель 1 мкГн, "заряжаем" его постоянным напряжением 1 вольт 1мкс, "разряжаем" 0.1 вольт 10 мкс. Баланс ватсекундной характеристики (красная кривая полученная перемножением тока на напряжение) и больше никакой другой характеристики, видно невооруженным глазом.
Модель в архиве, если кому интересно

Эскизы прикрепленных изображений

 

Прикрепленные файлы

 coil.rar ( 303 байт ) Кол-во скачиваний: 29

 

[Alt.F4]

2. Почему диод на 1 А ?

Там в библиотеке нету на 3А. Пытался сам исправить, но тогда при симуляции выбивает ошибку.
Кстати у Вас тоже диод на 1А

Нагрузка из лампочек в параллель 0.6 Ом

Я забыл добавить слово: "с холодным СУММАРНЫМ сопротивлением 1,2Ом".

Все как и раньше - провалы выходного напряжения .

Но в симуляторе провалы всего не ниже 2,5В. В реале мне удалось засечь 0,9В!

Добавьте входную цепь из реальных компонентов .

Добавил 4700мкФ, провалы остались на том же уровне...

И обратитесь за помощью в своём городе к кому-нибудь у кого есть осциллограф . А то вы всё топчетесь на месте .

Можно спросить на городском форуме, но что дадут осциллограммы? И что щупать?
Спасибо.

[ViKo]

Да возьмите уже поиграйтесь в симуляторе.

Так и сделаю. Растерялся я, отвечая Microwatt.
Еще один "аргумент" - можем же мы в течение 1s от источника 10V взять тока 1A, а выдать с регулятора 5V и 2A (примем кпд 100%)? Можем. И площади вольтов или амперов не сохранятся.

для TC
может, все-таки дроссель виноват? Индуктивность его показана в даташит на частоте 1kHz. Замените чем-нибудь другим.

[Microwatt]

Так и сделаю. Растерялся я, отвечая Microwatt.
Еще один "аргумент" - можем же мы в течение 1s от источника 10V взять тока 1A, а выдать с регулятора 5V и 2A (примем кпд 100%)? Можем. И площади вольтов или амперов не сохранятся.

Да, если опустить КПД, то брать со входа 10В мы можем 1А, получая на выходе 5В при 2А. или 1В при 10А. Но это средние значения. В импульсе нам для 2А дроссель на 2А же и нужно будет зарядить, для 10 - до 10А
Но на том и работает импульсный стабилизатор, что произвольно изменить ток разряда нельзя. При разряде дросселя напряжение подстроится автоматически.
При коротком замыкании теоретически ток будет спадать вечно. На холостом ходу напряжение будет расти неограниченно, пока где-то дугой не замкнется.
Конечно, если мы все-таки трансформируем входное напряжение, то одновременного постоянства токов, напряжений и мощностей не будет. Только ватт-секундная площадь. Уменьшение напряжения компенсируется увеличением тока.
В понижающем стабилизаторе это напоминает чем-то продавливание комка пластилина через калиброванное отверстие. При стабильном сечении отверстия выходная колбаса тем длиннее, чем тоьнше отверстие. Если отверстия нет - давление будет расти неограниченно, до разрыва пресс- формы.
Если отверстие бесконечно большое, то все, что втолкнули - немедленно на выходе, неограниченный ток, без напряжения.
Но масса пластилина не меняется, это точно.
Да. если есть под рукой симулятор - проще всего там посмотреть. Я на полноту изложения и ясность тут не претендую.

[ViKo]

Вот, понижающий 5 вольт 1 ампер на LT1074. На первой картинке показан его "взлёт" и уровень пульсаций на выходе - порядка 50 мВ.
На второй токи - Ix - это потребляемый стабилизатором ток.

Можете выложить этот проект, или скажите название, если он есть среди архива LTSpice? А то пока там найдешь... одни цифры в названиях
Сам сделал. Приложил. У меня пульсации, ужас, какие. Пока не разбирался, осваиваюсь с программой.

Прикрепленные файлы

 LT1074.zip ( 739 байт ) Кол-во скачиваний: 33

 

[Alt.F4]

Народ, что можете подсказать по моей проблеме?
Сведу факты:
1. Разводка как из даташита
2. На выход подпаивал 2200мкФ - проблема не решилась.
3. В симуляторе на вход ставил 4700мкФ - провалы остались
4. Дроссель вне подозрений, т.к. у человека работает с худшими характеристиками.
Если просить на городском форуме поюзать осциллограф, то какие цепи смотреть и какие варианты осциллограмм возможны?
Спасибо.
схема

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 3 2011, 20:05

[Microwatt]

Схема должна рисоваться не по арабоеврейски справа налево, а как принято в схемотехнике: вход слева, выход- справа.
Понижающие стабилизаторы имеют какие-то традиционные компоновки изображения, диод и силовой дроссель не на потолке.
Так, как оно нарисовано, крайне затрудняет чтение и вообще работу со схемой.

[ViKo]

Народ, что можете подсказать по моей проблеме?

А без L2 пробовали?
Теплоотводы?
Если в симуляторе провалы, так осциллограф пока не нужен

[Alt.F4]

Microwatt, схемы вырезал из всей большой, и там для лучшей компоновки на листе А4 пришлось входные разъемы (включая питание) разместить по центру, поэтому так и получилось справа налево. Рисункам нигде не учили, поэтому пока только так...
Что можете сказать по поводу работы стабилизатора?

А без L2 пробовали?

Вообще не стартует.

Теплоотводы?

Не нагревается до тех температур пока. Да и с новой разводкой теплоотвод не хилый (подложка соединена с полигоном земли)

Если в симуляторе провалы, так осциллограф пока не нужен

В симуляторе правда не такие больше, там напряжение ниже 2,5В не падает, мне же удалось засечь 0,9В...

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 3 2011, 20:45

[ViKo]

С меньшей нагрузкой добиться, чтобы работало.
В симуляторе, на картинке вижу, и времена провалов совсем другие.
Диод тоже греется. На разводке вижу малюсенький диод. Он пропускает 3A и может рассеять мощность, что на нем выделяется?
Подложка, наверное, должна быть электрически соединена с полигоном. TI советует еще и на обратную сторону вывести землю.
L2, я имел в виду, дроссель на входе. Без него не стартует???

[yakub_EZ]

Сам сделал. Приложил. У меня пульсации, ужас, какие. Пока не разбирался, осваиваюсь с программой.

Нормально . Главное начать.
Есть там несколько нюансов. И связаны они уже с запуском ШИМ контроллера. Стартовать он должен с нуля. А примеры моделек открываются по правой кнопке когда наводите на интересующий контроллер

Прикрепленные файлы

 1074.rar ( 716 байт ) Кол-во скачиваний: 32

 

[Alt.F4]

Диод тоже греется. На разводке вижу малюсенький диод. Он пропускает 3A и может рассеять мощность, что на нем выделяется?

Ну он не такой уж и маленький. Его корпус значительно больше, чем на разводке. Это в библиотеке программы какая-то ошибка. Завтра сфотографирую, если надо.

Подложка, наверное, должна быть электрически соединена с полигоном. TI советует еще и на обратную сторону вывести землю.

Вы наверное не на ту картинку смотрите. Вот разводка. Подложка соединена "электрически". Двустороннюю же я дома не смастерю. Да и не нужна она, не те температуры, по условию нагрузка в 3А кратковременна.

L2, я имел в виду, дроссель на входе. Без него не стартует???

Упс, ошибся. Я без него пока пытаюсь завести стабилизатор.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 3 2011, 21:52

[=AK=]

Что можете сказать по поводу работы стабилизатора?

Для того, чтобы быстро реагировать на мгновенное изменение тока нагрузки, стабилизатор должен все время работать в непрерывном режиме. При индуктивности дросселя 33 мкГн режим непрерывного тока будет при токе нагрузки примерно 100 мА и более. Вот на 100 мА тока и нагрузите выход на холостом ходу.

Даже в даташите они не демонстрируют скачок нагрузки от 0 до 3 А, а всего лишь с 0.75А до 2.25А

[maugli]

Ну всё за вас нужно сделать и всё разжевать !

Проект  tps5430_4.03.zip ( 30.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 76

Через 15мс подключается постоянная нагрузка 100 мА - провалы существенно уменьшились , но остались выбросы в моменты коммутации нагрузки из-за большого ESR ваших конденсаторов .
Через 20мс ESR ваших конденсаторов уменьшилось до 60мОм - амплитуда выбросов упала с 1В до 0.2В . Замечательно !

Что вам нужно сделать в жизни ?
1. Подгрузить источник постоянной нагрузкой .
2. Купить конденсаторы с LowESR ( Что явно указано в описании микросхемы . Причём ёмкость конденсаторов не столь критична - поэтому большие емкости с большим ESR вас не спасали . Кстати товарищ alexnet продаёт подобные - 10SVP330M 10В 330мкФ ESR 17мОм ) ,
или воспользоваться рекомендациями TI Using TPS5410/20/30/31/50 w/Aluminum/Ceramic Output Capacitors (Rev. C) для расчёта компенсационной цепочки ( надеюсь сделаете сами )
3. На вход керамику - желательно . Хотя может быть не критично . Моделируйте . Пробуйте в железе . Проверяйте осциллографом напряжение на входе TPS5430 и на нагрузке . Тестер мало пригоден для исследования импульсных цепей .

По поводу сопротивления лампочек. Чем вы его меряли , и насколько достоверны ваши измерения .
К сведению замкнутые щупы китайского тестера дают сопротивление 0.7 Ом . И больше ни слова о лампочках - неудачный пример нагрузки .

По поводу сожжённых симок в соседней ветке . На графике выходного напряжения наблюдаются выбросы до 5В и это в симуляторе , а что реально - покажет осциллограф . Вот ими и сожгли симку , но никак не провалами .

По поводу диода . Все вопросы к TI . Поставлен честный 3А диод. ВАХ диода определяется током насыщения см. HELP . А параметр max forward current похоже не кретичен , хотя и его удалось увеличить до 5А.

[halfdoom]

По поводу сожжённых симок в соседней ветке . На графике выходного напряжения наблюдаются выбросы до 5В и это в симуляторе , а что реально - покажет осциллограф . Вот ими и сожгли симку , но никак не провалами .

Заострю внимание ТС на этом моменте - если меняется режим работы дросселя при скачкообразной смене нагрузки, то необходимо наличие минимальной нагрузки, в противном случае будут иметь место как выбросы, так и провалы.

[Alt.F4]

При индуктивности дросселя 33 мкГн режим непрерывного тока будет при токе нагрузки примерно 100 мА и более. Вот на 100 мА тока и нагрузите выход на холостом ходу.

1. Подгрузить источник постоянной нагрузкой .

Вот это класс! Нагрузил 130мА, и при подключении нагрузки тестер вообще не засекает просадку.
Я думаю использовать в качестве нагрузки на холостом ходу два резистора 1206 по 15Ом соединенных последовательно. На каждом будет выделяться около 0,26Вт, что они в принципе выдержат, тем более время работы их будет довольно коротким. Эту нагрузку после старта модема буду отключать транзистором.

Ну всё за вас нужно сделать и всё разжевать !
Проект Прикрепленный файл tps5430_4.03.zip ( 30.52 килобайт ) Кол-во скачиваний: 2
Через 15мс подключается постоянная нагрузка 100 мА - провалы существенно уменьшились , но остались выбросы в моменты коммутации нагрузки из-за большого ESR ваших конденсаторов .
Через 20мс ESR ваших конденсаторов уменьшилось до 60мОм - амплитуда выбросов упала с 1В до 0.2В . Замечательно !

Без Вас бы никогда не додумался так просимулировать
Спасибо огромное!

Купить конденсаторы с LowESR (Что явно указано в описании микросхемы . Причём ёмкость конденсаторов не столь критична - поэтому большие емкости с большим ESR вас не спасали . Кстати товарищ alexnet продаёт подобные - 10SVP330M 10В 330мкФ ESR 17мОм )

У нас продают LowESR только от 100мОм и выше...
А этот дядька alexnet продает в Москве и рассылает только по России, а я живу в Минске.
Интересно, только что по формулам из "Using TPS5410/20/30/31/50 w/Aluminum/Ceramic Output Capacitors" для моего случая получается ESRmax = 1Ом (Правда там написано, что формулы относятся к алюминиевым, а не танталовым конденсаторам... (п.2.2))

или воспользоваться рекомендациями TI Using TPS5410/20/30/31/50 w/Aluminum/Ceramic Output Capacitors (Rev. C) для расчёта компенсационной цепочки

Там используются два вида цепочек, для цепи с алюминиевыми конденсаторами по выходу и с керамическими. Если к алюминиевым можно приравнять танталовые, тогда буду использовать данную цепочку. Буду искать осциллограф, и попробую посмотреть, как себя поведет выходное напряжение с компенсационной цепочкой и без нее.

3. На вход керамику - желательно . Хотя может быть не критично .

Нашел 2,2мкФ. Буду ставить ее.

По поводу сожжённых симок в соседней ветке . На графике выходного напряжения наблюдаются выбросы до 5В и это в симуляторе , а что реально - покажет осциллограф . Вот ими и сожгли симку , но никак не провалами .

Так ведь питание симки идет от модема, разве он мог выдать больше чем нужно?
Модем по-моему сразу 1,8В подает на сим-карту и пытается с ней "пообщаться", если она молчит, то подает 3В и в конечном итоге, если симка не определена, питание отключается.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 4 2011, 19:17

[maugli]

Эту нагрузку после старта модема буду отключать транзистором.

Если вы уверены , что модем обеспечит должный уровень постоянной нагрузки , то отключайте .

Там используются два вида цепочек, для цепи с алюминиевыми конденсаторами по выходу и с керамическими. Если к алюминиевым можно приравнять танталовые, тогда буду использовать данную цепочку. Буду искать осциллограф, и попробую посмотреть, как себя поведет выходное напряжение с компенсационной цепочкой и без нее.

Исходя из величены ESR ваших конденсаторов они ближе к алюминиевым .
Проверите стабильность вашей схемы опираясь на статью - Simplifying Stability Checks .

Нашел 2,2мкФ. Буду ставить ее.

Ставьте парочку . И учтите , что при симуляции на входе стоял идеальный источник ЭДС ( Rser=0 Om ) . Оцените возможную величину сопротивления и задайте его при моделировании .

Так ведь питание симки идет от модема, разве он мог выдать больше чем нужно?
Модем по-моему сразу 1,8В подает на сим-карту и пытается с ней "пообщаться", если она молчит, то подает 3В и в конечном итоге, если симка не определена, питание отключается.

Почитайте статью "ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ АЦП" из Журнала по применению аналоговых компонентов 1 кв. 2010 . Не знаю , что стоит у вас в модеме , но как видно из статьи LDO-регулятор плохо ослабляет высокочастотные выбросы .
Проверите осциллографом напряжение на разъёме SIM карты до её подключения .

Почитайте Creating GSM Power Supply from TPS54260 может найдёте что нибудь полезное для себя .

[Alt.F4]

Если вы уверены , что модем обеспечит должный уровень постоянной нагрузки , то отключайте .

Да, в режиме ожидания он потребляет около 20мА. Но тогда устройство получится ни разу не экономичным. Делаю в авто и потребление лишних 100мА недопустимы.
Наверное придется выбирать другой стабилизатор...

maugli, статьи прочту. Спасибо большое!
Но как быть с лишней нагрузкой? Может посоветуете другой стабилизатор, который не требует для режима постоянного тока начальной нагрузки?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 5 2011, 07:35

[maugli]

Может посоветуете другой стабилизатор, который не требует для режима постоянного тока начальной нагрузки?

Для GSM ничего не делал , так что посоветовать нечего , кроме рекомендованной TI TPS54260 .
Обращайтесь к общественности . Наверняка у кого-то есть реальный опыт .

[ViKo]

Что-то не пойму совета подгрузить регулятор дополнительно, чтобы избежать режима разрывных токов. Это такой же рабочий режим для регулятора. Какие бы ни были пульсации, их можно сгладить потом. Например, LC фильтр поставить. Если они вообще на что-то влияют. Нагрузка ведь не работает, пусть себе пульсирует питание.

[sera_os]

Кажись я понял где собака зарыта. В DS в характеристиках генератора, есть такая строка: "Minimum controllable on time" typ=150ns, max=200ns. Оказывается что это минимальное управляемое время открытого ключа, и эту перекачиваемую энергию нужно куда то девать. На будущее, хоть сам буду обращать на это внимание.

[ViKo]

Думаю, нужно взять бОльшую индуктивность. Тогда зубцы пилы тока будут небольшими, колебаться около среднего (выходного) тока. При малой индуктивности зубцы будут больше, и на вершине может наступить ограничение тока ключа. Если индуктивность будет мала, может оказаться, что зубцы будут на весь диапазон, от 0A до предела (который по даташиту от 4A до 6A). Тогда больше 2A (средний ток пилы) с регулятора не получить.

[Alt.F4]

Кажись я понял где собака зарыта. В DS в характеристиках генератора, есть такая строка: "Minimum controllable on time" typ=150ns, max=200ns. Оказывается что это минимальное управляемое время открытого ключа, и эту перекачиваемую энергию нужно куда то девать. На будущее, хоть сам буду обращать на это внимание.

А я ничего не понял...

Думаю, нужно взять бОльшую индуктивность.

В даташите применяется 15мкГн. Я думаю не в этом дело.

TPS54260 есть в наличии на дигикей, рекомендуемый maugli и av-master в другой ветке форума. Попробую его заказать через своего поставщика.
Интересно, чем он отличается от TPS5430, кроме частоты?

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 5 2011, 12:19

[ViKo]

В даташите применяется 15мкГн. Я думаю не в этом дело.

А также 22uH, 18uH, и формула дана для Lmin
Проверьте на симуляторе.

[Alt.F4]

ViKo, поставил 100мкГн и пульсации стали больше.


maugli, =AK=, скажите, как Вы узнали, что для перехода в режим непрерывного тока необходимо нагрузить стабилизатор 100мА?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 5 2011, 14:28

[maugli]

Режим непрерывного тока - это не моя версия . И она похоже ошибочная . Я говорил о необходимости нагрузить стабилизатор.

А вот по всей видимости правильный ответ ( взятый из описания LM22673 от NATIONAL- функционального аналога TPS5430 . Кстати у них есть совместимые pin-to-pin корпуса (проверьте обязательно не ошибаюсь ли я ) ) .

At loads less than 5 mA, the boot capacitor will not hold enough charge to power the internal high side driver. The
output voltage may droop until the boot capacitor is recharged. Selecting a total feedback resistance to be below
3 kΩ will provide some minimal load and can keep the output voltage from collapsing in such low load conditions. (стр.11)

Честные ребята не то что TI - молчуны .

Можно попробовать уменьшить суммарное сопротивление делителя у TPS5430 ( вдруг поможет ) . Просимулировал не помогло .

Ещё серия LM2267x
1. Stable with low ESR ceramic capacitors .
2. Имеет режим Pulse skipping - required to maintain proper regulation and overcurrent protection under the full
range of operating conditions .

Короче обратите внимание на серию LM2267x от NATIONAL .
Просимулируйте выбранный стабилизатор в National’s WEBENCH ® design tool .
Возможно не придётся переделывать платы .

[maugli]

А вообще нечего гадать .
Озадачьте лучше Texas Instruments данной ситуацией .

[Alt.F4]

maugli, у меня с английским туговато, не поймут.
Не понятно только одно, почему у человека все работает, а у меня нет?
Моя катушка: SRR1208-330YL (Irms Max. = 2,8А; Isat Typ. = 3,8А)
Катушка у человека: SDR0805-150ML (Irms Max. = 1,8А; Isat Typ. = 2,7А)

У меня на входе больше емкости (470мкФ х2, хотя по сути критерий здесь больше в импульсном токе) плюс керамика 2,2мкФ х2.
У меня на выходе 100мкФ х2 (Вот не спросил правда у человека про lowESR). Хотя по расчетам из даташита мои кондеры подходят.

Если выбирать другой DC-DС преобразователь, то на что смотреть, чтобы не попасть в такую же ситуацию?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 5 2011, 19:45

[=AK=]

как Вы узнали, что для перехода в режим непрерывного тока необходимо нагрузить стабилизатор 100мА?

Где-то в начале топика я приводил прикидочный расчет вашего преобразователя. В предположении, что индуктивность вых. дросселя равна 15 мкГн, двойная амлитуда пульсаций тока в нем получалась 360 мА, а граничный ток нагрузки, после которого стабилизатор переходит в режим непрерывного тока дросселя, равна половине этого, т.е. 180 мА. Для дросселя 33 мкГн величины токов, соответственно, будут равны примерно 160 мА и 80 мА. При меньших токах нагрузки ток в дросселе на какое-то время будет прерываться. При этом характеристика регулирования перестает быть линейной и, соответственно, стабильность петли регулирования уменьшается.

В непрерывном режиме напряжение на выходе силового ключа PH принимает только два значения, или +Vin, или -Vшоттки. В режиме прерывистых токов на выходе PH появится еще одно состояние, +Vout, когда ключ еще закрыт, а ток через дроссель уже закончился.

При дальнейшем уменьшении тока нагрузки в какой-то момент регулятор перестает включать силовой ключ в каждом периоде, он начинает пропускать периоды. В частности, при нулевом токе нагрузки регулятор находится в этом очень невыгодном режиме: включение силового ключа даже на очень короткое время вызывает заметный впрыск заряда в выходные кондеры, которому некуда деться - напряжение на выходе поднимается и надолго "затыкает" регулятор. При этом импульсы на выходе PH микросхемы надолго исчезают и, как верно заметил ув. maugli, цепь "подброса" напряжения для затвора силового ключа BOOT перестает правильно работать. Соответственно, n-канальный силовой ключ при этом перестает полностью открываться. Если теперь нагрузить регулятор, то должно пройти довольно большое время, прежде чем кондер С913 (на вашей схеме) зарядится и силовой ключ опять начнет работать как положено.

[Alt.F4]

=AK=, на что, в таком случае, обращать внимание при выборе другого стабилизатора?
1. Частота работы?
2. ?
Спасибо.

[=AK=]

на что, в таком случае, обращать внимание при выборе другого стабилизатора?

На то, какой в нем силовой ключ. Если p-канальный MOSFET или pnp транзистор, то этой проблемы не возникнет, потому что для них не требуется создавать дополнительное напряжение, большее, чем напряжение питания.

[Alt.F4]

Решил использовать L5973. Там в качестве ключа используется P-Channel D-MOS transistor. К тому же этот стабилизатор некоторые используют для питания SIM300.
Жаль только, что в онлайн симуляторе от ST "SMPS @ eDesign Studio" нельзя увидеть графики поведения выходного напряжения при импульсной нагрузке (там ползунок изменяет только постоянную).
Как по Вашему, могут быть проблемы с этим стабилизатором?
Спасибо.

Сообщение отредактировал Alt.F4 - Mar 6 2011, 14:51