LM2621, возможно ли батарейное питание свыше 5 вольт? Опции

[ivainc1789]

Собрал типовую схему повышающего преобразователя на LM2621, чтобы ответить на вопрос: возможно ли обеспечить стабильный выход 9 вольт для токов нагрузок до 25 мА в условиях постепенного разряда батареи типа "Крона". Режим потребления - кратковременный (15-20 сек.). Типовая задача, типовая схема включения....
Сомнения возникли при изучении даташита на данную ИС, в котором указано, что питание самой микросхемы должно находиться в диапазоне 2.5 ... 5 вольт, а макс. напряжение на выводах BOOT/VDD не может быть более 10 вольт. Как разработчики ИС собрались получить 14 вольт на выходе в разрез своим же требованиям для меня загадка, но сейчас вопрос не в этом.
Типовая схема в режиме "холостого" хода заработала нормально, как это описано в разделе GATED OSCILLATOR CONTROL SCHEME. Резистор, задающий частоту преобразовния равен 150 кОм. Проблемы начинаются при подключении нагрузки, причем даже для малых токов нагрузки (10 мА и менее) на выходе наблюдаются жуткие пульсации 30 Гц. При увеличении тока нагрузки до 50 мА частота преобразования увеличивается, но явно недостаточна и уж никак не составляет те 1...2 МГц как это прописано в даташите.
Прилагаю и схему и плату. Единственное, танталов сейчас нет под рукой, пришлось поставить электролиты 47uF 25V на вход и выход (в дополнение к керамике, указанной на схеме). Дроссель L1: Murata LQH32M.
Хотелось бы услышать ваше мнение...

Прикрепленные файлы

 LM2621_RefDesign.pdf ( 115.24 килобайт ) Кол-во скачиваний: 186

 

[mov]

А жуткие пульсации это сколько ?

[Oleg_IT]

Я работаю с Maxim-ом. Первое включение тоже было не удачным. меандр на выходе от 0 до установленного номинала. Разобрался, длинные линии от МС до дросселя, в вашем случае это DA1-L2. Посмотрите, может в этом дело.

[ivainc1789]

А жуткие пульсации это сколько ?

Сегодня вечерком выложу осциллограммы...

длинные линии от МС до дросселя, в вашем случае это DA1-L2. Посмотрите, может в этом дело.

Хм... По-моему, более критично ближе к катоду диода располагать кондеры С5 С6, хотя может вы и правы. Только L2 у меня сейчас не установлен, замкнул перемычкой ибо не до него сейчас. В большинстве преобразователей и их ref designs подобные фильтры на выходе вообще не применяются - и без них все должно нормально работать.
В моем случае, такое очучение, что частота преобразования сильно занижена, возможно из-за девятивольтового питания ИС, но варьирование сопрот резистора R3 проблему не решает...

[ivainc1789]

Прилагаю осциллограммы 2ms/del по горизонтали, 2v/del по вертикали: Vin, Vout. Вход осциллографа - закрытый. В качестве нагрузки включен резистор на 560 Ом. Ток нагрузки около 16 мА. Естественно, что LM2621 довольно ощутимо греется. Как видим, частота преобразования около 500 Гц, что и странно...

[rezident]

Если я правильно помню, в LM2621 не классический ШИМ, поэтому пульсации в выходном напряжении присутствуют всегда. Судя по всему, у вас просто неправильно выбрана величина индуктивности дросселя для вашего диапазона выходных нагрузок.

[wim]

Прилагаю осциллограммы 2ms/del по горизонтали, 2v/del по вертикали: Vin, Vout. Вход осциллографа - закрытый. В качестве нагрузки включен резистор на 560 Ом. Ток нагрузки около 16 мА. Естественно, что LM2621 довольно ощутимо греется. Как видим, частота преобразования около 500 Гц, что и странно...

Амплитуда пульсаций тока в дросселе равна U*t/2*L, что при длительности импульса 0,4 мс составит 180А. Там бы всё уже давно сгорело, если бы это были одиночные ипульсы.
Судя по первой осциллограмме, это похоже на пачки импульсов с частотой 500 Гц. И тогда речь идет о неустойчивой работе преобразователя.
Кстати, дроссель на выходе 470 мкГн - это так и есть? Хорошо бы для начала его закоротить и посмотреть, не пропадут ли НЧ пульсации.

[ivainc1789]

Как можно видеть на фото платы - дросселя нет. Насчет неустойчивой работы возможно вы правы, т. к. ТОЛЬКО ПРИ ПИТАНИИ ИС ОТ ОТДЕЛЬНОГО ИСТОЧНИКА 4 ВОЛЬТА удалось-таки получить на выходе желаемые 9 вольт с ожидаемым уровнем пульсаций, но произошло это почти случайно - я коснулся корпуса ИС в районе вывода, определяющего частоту преобразователя. Вкл/откл нагрузки или такие "касания" приводят либо к скачку частоты в диапазон мегагерца, либо опять к 500 Гц. Подключение вывода VDD согласно схемы к 9 вольт выхода НИ ПРИ КАКИХ УСЛОВИЯХ и шаманстве не приводит к повышению частоты до 1...2 МГц. Если бы не этот последний факт, можно было бы грешить на разводку платы, но теперь видимо не стоит спешить.

Если таки не удастся обеспечить нормальную работу без использования сторонних источников питания, то придется отказаться от использования LM2621 в контексте данной задачи, как минимум. А чем заменить? Есть ли сравнимая по стоимости альтернатива? Сходу не нашел...

[rezident]

ivainc1789, для ваших токов нагрузки (пара десятков мА) величина выходного конденсатора 47мкФ очень большая. Уменьшите его номинал на порядок. Керамики 2,2мкФ вполне достаточно будет. Не помню есть ли у этой м/с требования по минимальному ESR выходного конденсатора, но в крайнем случае можно резистор 1Ом последовательно с этой керамикой включить. Кроме того, индуктивность дросселя, я бы на вашем месте увеличил как минимум вдвое, а лучше даже впятеро до 47мкГн.

[Andrey_B]

А чем заменить? Есть ли сравнимая по стоимости альтернатива? Сходу не нашел...

Можно посоветовать TC115 от микрочипа, они на фиксированое напряжение, но обратную связь можно влючить через делитель. Вопрос только с доставабельностью.

[ivainc1789]

2,2мкФ вполне достаточно будет.

Специфика задачи в том, что нужно поддерживать высокое качество питания при малых нагрузках (глубоко до 100 мА). ИМХО, большинство интегральных синхронников не рассчитаны на такую эксплуатацию, т. к. именно с уменьш тока нагрузки они стремятся сохранить высокий КПД в ущерб качеству. Для ряда задач это приемлемо, но если от батарей питается микроконтроллерное устройство с аналоговой (внешней) периферией - тут важно иметь минимум пульсаций на выходе даже при токах единицы миллиампер.
Я сделал пока для себя несколько важных выводов в контексте данной задачи при ток нагрузки 16 мА:
1. Один электролит HITANO 47u на выходе = 400 мВ пульсации.
2. Один тантал 68 мкФ на выходе = 50 мВ пульсации.
3. Два электролита HITANO на выходе = 200 мВ пульсации.
4. Включение на выходе простейшего LC фильтра 680uH/HITANO 47uF = единицы мВ пульсации.
5. Ну и наконец, сочетание тантала с LC дало вообще превосходный результат.
Но все это при питании LM2621 от отдельного аккумулятора 3V6!!! Использовать ее для девятивольтовых нагрузок без доп источника 3-5 вольт у мну не получилось. Если у кого получится, пожалуйста отпишите, хотелось бы разобраться...

Вопрос только с доставабельностью

ИМХО, для данной задачи самое оптимальное сделать источник на ATtiny13V, правда придется несколько заморочится и неочевидно, что это даст ожидаемый эффект, но других простых решений как-то не вижу...

[alux]

Специфика задачи в том, что нужно поддерживать высокое качество питания при малых нагрузках (глубоко до 100 мА).

У TI есть все, что Вам нужно. И с доставабельностью нет проблем. Мне привозят даже поштучно. Очень полезный документ прилагаю.

P.S. Не удается прикрепить документ. Не знаю в чем проблема: с Инетом или с сайтом. Посмотрите на ti.com. TI Home-> Power Management -> Selection & Solution Guides -> Power Management Selection Guide.pdf (Rev. G) (2.88 MB)

P.S2. Вчера собрал Step-Up из 3,7В в +12В на MAX1523. Результатом доволен. Хотя цена MAX соответствует названию - максимальная Около 5 баксов.