не физика придумала людей, а люди физику. а все люди были когда-то маленькими и играли в пятнашки.

snowboy, используйте для вложения иллюстраций не опцию "Добавить картинку в сообщение", предполагающую загрузку изображения с файлообменника, а иконку "вставить изображение". Тогда размер иллюстрации будет заведомо подогнан под возможность экрана. Сейчас изображение не на всех мониторах помещается в "окно". Это неудобно.

Изготовил новую плату. Работает так-же плохо: КПД 80%.
Ведёт себя очень странно: вместо ШИМ-модулирования, даёт такты с 92% заполнением (и при этом постоянно растёт ток в дросселе), а потом даёт целый такт с включенным нижним ключом, и ток уменьшается до нуля и потом течёт в обратном направлении, и при этом идёт всплеск напряжения на входном конденсаторе.
Прикладываю осциллограмму напряжения на входном конденсаторе (синий) и на входе дросселя (жёлтый).
Также прикладываю текущую схему со всеми текущими номиналами (после подбора), и фото получившейся платы сверху и снизу.
Если кто-то пользуется TI Webench, то вот ссылка на дизайн, который был взят за основу: http://webench.ti.com/appinfo/webench/scri...FB21EB4DB182C28

Я сначала подумал что слишком высокие шумы в цепи датчика тока и он не может работать. Прокинул отдельным проводом сигнал с корпуса транзистора VT2 на R26. Не помогло.
Думал может низкая чувствительность датчика тока: Подбирал резисторы R26, R27, уменьшил с изначальных 300 Ом до 24 Ом. Нет эффекта.
Думал что неправильно выбрана цепь коррекции C6, C7, R10: пробовал самые разные значения, три дня подбирал. Ставил 220 пФ || (2.2нФ + 51кОм), много разных других вариантов пробовал, ставил переменный резистор последовательно с конденсаторами 1нФ, 2.2нФ, 4 нФ, 10 нФ, и крутил в больших пределах. Сейчас понял что не удаётся сделать цепочку с которой стабильно работает. Поставил рассчитанную WeBench (с приведением к моим номиналам делителя): 270 пФ || (20 кОм + 4 нФ). Во всех случаях работает нестабильно, как на приложенной осциллограмме.
Даже думал что м/с LM5116 сгорела - заменил, нет эффекта.
Стабильно работает только на минимальном входном напряжении 22 В, когда входное напряжение приближается к выходному.

Есть ли у кого-нибудь идеи, почему контроллер может так странно работать? И что ещё попробовать сделать?

Мда, неудобняк..

А чего на 8 ноге творится? На затворах?

17 нога на земле. почему?

А если добавить емкостей по входу? Это просто смешно на такой ток 2 х 20мкф максимум (судя по картинкам).

7.4.1 Soft-Start and Diode Emulation

То есть как это? С выхода (где напряжение меньше) ток начинает течь ко входу (где оно выше) и ещё увеличивать входное? Выходит, Вы пытаетесь питать нагрузку, а упрямый ток сопротивляется и возвращается обратно в источник?

Вот осциллограмма на 8 ноге (жёлтый) и на нижнем затворе (синий). Всё выглядит вполне правильно.


Похоже контроллер за счёт этих странных циклов, когда весь цикл включен нижний ключ, меняет (на время) направление тока в дросселе. И когда нижний ключ выключается, ток втекает во входной конденсатор. Ток туда-сюда гоняется между входным и выходным конденсаторами, и сильно греется дроссель.

Земля щупа у осцилла - проводочком




или лезвием?

Надо же А я всегда проволочкой крутил

На схеме их 4х10мкФ! Но дело не в этом. Это же - керамика, и хорошо если от них на 28-ми вольтах осталось 2х8мкФ, а судя по картинке на входе, так оно и есть. Пульсация напряжения больше 3-х вольт.

И ещё нужно хорошенько изучить раздел 7.3.6 Ramp Generator в ДШ, не забывая, что LM5116 - это "current mode" со всеми сопутствующими нюансами. Например конденсатор С11=1000пФ - это, наверное, слишком много.


А что такого? Ведь открыт нижний транзистор, а ему всё равно куда проводить (это же не диод ) , и когда ток падает до нуля ток начинает "течь" из выходного конденсатора, т.е. в обратном направлении, а во входной конденсатор ток "потечёт", когда откроется верхний транзистор.

Наверное, имелось в виду, когда нижний таки закроется?

что-то мне думается, что в расчётах косяк
не сходятся номиналы по пиле, токосъёмным резисторам и индуктивности дросселя

может, стоит пересчитать?

Да.

Так и должно быть, согласно структурной схеме — выход усилителя не является функцией выходного тока. Поставьте C8=100 мкФ и посмотрите процесс в замедленном темпе.

Можно вообще закоротить C8, а резистор R10 сделать переменным и покрутить. А чего добиваться то собираетесь?

Может проще было бы получить EVM и на нем отработать конструкцию?
Кроме того, на сайте есть калькулятор в Excel форме, ну и разумеется внимательно перечитать datasheets.
Я использовал в своей время LM5116 в качестве negative rail synchronous boost - работала отлично. Кстати, в current mode использовать сопротивление MOSFET вроде бы заманчиво, но всегда проблематично - лучше пользоваться нормальными "сенсовыми" резисторами.

Потому что у меня в схеме нет подходящего напряжения для питания внутренних схем контроллера. А в описании сказано что если внешнее питание не используется, её надо подключить к земле.


Там сейчас стоит 5 конденсаторов по 10 мкФ по входу.
Это много, автоматически посчитанная на сайте TI схема имеет только 3 конденсатора по 4.7 мкФ: http://webench.ti.com/appinfo/webench/scri...2A36D18D27429D2
см. приложенную картинку оттуда. А я, на всякий случай, сделал большой запас. Вот думаю, может такой запас и мешает. Попробую помоделирую с большими входными конденсаторами...

Да, уже много раз прочитал этот раздел. Пробовал ставить разный резистор на DEMB:(0...10к), не начинает нормально ШИМить. Есть идеи что конкретно попробовать?


Проводочком. И честно говоря, осциллограф у меня не качественный (Hantek): когда подключен к работающему DC-DC и щуп подключаю к его-же (щупа) земле, видны сильные выбросы в моменты переключений. Так что, выбросы в моменты переключений на осциллограммах реально не факт что есть. Понятно только как выглядит более-менее низкочастотная составляющая сигнала.

Точно, оказалось что велик C11 (Cramp), уменьшил для пробы с 1 нФ до 680 пФ - такты "пропусков" прекратились. И соответственно, всплески входного напряжения ушли. Сейчас ещё поподбираю оптимальное значение.
Спасибо за идею!
Странно, по моим расчётам Сramp = Gm * L / (A * Rs) = 5 uA/V * 10 uH/(9,76 V/V * 4 mOhm) = 1,28 nF с понижением до 1,024 nF при увеличении сопротивления транзистора с 4 до 5 mOhm (при нагреве).
И в авторасчёте TI Webench он 1,2 нФ.

Подобрал Сramp=470 пФ.
Теперь все осциллограммы выглядят вполне красиво, см. файл: синий - напряжение на входе дросселя, жёлтый - на Cramp (5 нога).
Но при этом, КПД по-прежнему 82% и жутко греется дроссель. Странно...
Буду собирать схему измерения тока в дросселе, может что-то прояснит.

Вот снял график тока через дроссель, 2А в клетке (шунт 0,01 Ом).
Схема сейчас греется на 30 Вт. Входная мощность 29В * 5,6А= 162 Вт. Выходная 19,3В * 6,86А = 132 Вт.
По ощущениям, 2/3 этой мощности, т.е. 20 Вт выделяется на дросселе.
Хотя я рассчитывал что будет порядка 7А*7А*0,012Ом=0,59Вт.
Есть идеи почему он так греется и как уменьшить разогрев дросселя?

у вас в дросселе, помимо меди, ещё сердечник есть. вы не думаете, что он тоже работает, а, значит, в нём тоже есть потери?

для обычных ферритов потери в сердечнике примерно 1Вт в куб.см на 100кГц и 0,3Тл
у вас распылённый материал, другие частоты и индукция, но всё равно надо иметь представление о том, что нужно ожидать.

на потери в сердечнике влияет размах индукции. У вас ток пульсаций дросселя, по моим расчётам, 70% с лишним. Пересчитайте это в индукцию, может, удивитесь результатам.

далее. я писал про расхождение номиналов. NeonS подсказал, что у производителя есть простой и понятный эксель-расчёт. Я в нём рассчиывал и свою железку, и вашу прикинул. по нему у меня получаются совсем не те номиналы, что у вас стоят.

http://www.vishay.com/inductors/calculator/calculator/

Покажите фронты на затворах, только с лезвием.

Добавлено:
У вас на плате дроссель неплохо связан по тепловому потоку с мосфетами и кто из них больше греется непонятно.

Нашёл этот калькулятор, спасибо за наводку! Не знал о его существовании, всё время TI Webrnch расчитывл.
Попробую пересчитать с ним и поменять номиналы на те что получатся.


По моим прикидкам, этот дроссель должен мои токи и частоты с огромным запасом тянуть.
У меня вот такой стоит: http://www.compel.ru/infosheet/VISHAY/IHLP6767GZER100M01/
У него максимальная рекомендованная частота 2 МГц при моей рабочей 163 кГц.
Ток насыщения 22 А при моём текущем пиковом 11 А. Ток перегрева 16.5А (нагрев на 40 Градусов), при моём среднем 9 А.
Хотя сейчас попробую посчитать поподробнее на сколько он должен греться...


Спасибо за ссылку, попробую посчитать с её помощью.
Лезвия нет сейчас, пошёл искать, к вечеру что-то сооружу и померю.
Да, они специально сильно связаны по теплу. Я планировал что дроссель будет выполнять роль большого радиатора для мосфетов. Для того чтобы понять кто как греется, поднимал дроссель над платой на толстых проводах. При этом, по моим ощущениям, 2/3 тепла от дросселя, 1/3 от мосфетов.

Ну 5мОм - это при температуре на кристалле =50градС. Не поверю, что он так слабо греется. Да, а что так пожадничали? Отдали предпочтение низкому rdson и нарвались на повышенные динамические потери. Нужно искать компромисс.

Можно подобрать ещё меньше. Всё ещё видны колебания длительности, и может вернуться прежний несимметричный режим. Может быть это связано с длинным (и не скрученным) проводом от источника питания? Да, потери в нём, случайно, не вошли в расчёт КПД?

Вот тут мне до слёз обидно, что Вы не заметили мой пост #34
На картинке тока видна ступенька при переключении - это говорит о потерях в сердечнике дросселя. Здесь, похоже, Вы опять пожадничали - выбрали дроссель с малым сопротивлением постоянному току и нарвались на большую переменную составляющую магнитной индукции в сердечнике, которая и греет дроссель. Опять нужен компромисс. Почему не взять 22 мкГн или даже 33, или размер побольше? Да, статические потери будут больше, но динамические снизятся почти на порядок а то и больше.
И ещё о жадности Изготовители не рекомендуют использовать танталы (у Вас по выходу стоят) под завязку по напряжению. Фирма AVX например рекомендует снижать рабочее напряжение на танталах в 1,5 - 2 раза по отношению к номинальному.

На счет 20Вт на дросселе.
11.5 єC/W - тепловое сопротивление дросселя по данным Vishay.
11.5*20 + 25 = 255 єC, температура плавления припоя.

Можно воспользоваться обратным методом и получить рассеиваемые ватты.

Я надеюсь что при КПД 98%, который я всё ещё надеюсь получить, он будет греться до 50 Градусов.
А транзисторы я выбрал и с низким сопротивлением, и с низкими динамическими потерями: у верхнего при моём рабочем напряжении, заряд затвора всего 25 нКл.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd18501q5a.pdf
А какие бы Вы транзисторы сюда рекомендовали?


Попробую поподбираю, спасибо за совет.
КПД считал, замеряя напряжение непосредственно на вводе проводов в плату.
Может и провода влияют на стабильность. Но провода такие и в конечном изделии будут, не знаю как их сделать меньше и скрученнее: они идут к разным концам длинной батареи из 7 аккумуляторов. Разве что сделать чуть потолще, 1,5 квадрата вместо 0,75.


MikeSchir, конечно я видел Ваш пост №34. Долго медитировал на образ гвоздя. К сожалению, не понял, что именно сделать с дросселем, чтобы он был меньше похож на гвоздь. Попробую поставить большую индуктивность и поэкспериментировать на половинной нагрузке. Но, к сожалению, нет в продаже дросселей с большей индуктивностью и нужным для этой схемы рабочим током.


Да, в этом устройстве взял напряжение конденсаторов без запаса. Реально проверял их ради эксперимента на 30 Вольт: нормально работают. Конкретно эта серия конденсаторов хорошо работает на номинальном напряжении. У AVX в старых сериях (не Low ESR) помню были проблемы с работой на напряжениях близких к номинальному, взрывались часто, ставил запас раза в 2. В прошлой плате (первом варианте этого устройства) стояли конденсаторы с напряжением 25В, но у них сопротивление больше: 100 мОм вместо 85 мОм у этих, соответственно больше греются. А в этом решил попробовать поставить 20В - работают пока хорошо.

А насчёт жадности - это точно, хочу сделать устройство с минимальными массо-габаритными параметрами, т.к. его будут носить с собой всё время. Поэтому транзисторы в компактных корпусах с низким сопротивлением, дроссель небольшой, нет конденсаторов "бочонков", нет запаса по напряжению конденсаторов и т.п. Только что-то устройство не хочет...


Тогда мне надо оставить его в рабочем состоянии надолго чтобы температура стабилизировалась. А тогда он расплавится.
Я включаю схему на минуту и смотрю насколько быстро какой компонент начинает нагреваться. Не довожу до устоявшегося режима.


Если начинать "с нуля" можно было бы и EVM. А сейчас уже поздно, 2 платы уже успел сделать. Понятно что можно посмотреть как EVM хорошо работает. А потом всё равно к своим платам переходить.
Да, это вариант с сенсорными резисторами, если не получится подбором номиналов решить - попробую распилить экран и воткнуть резисторы. Хотя на прошлой плате они были, работало так-же плохо.
Сейчас посчитал в этом калькуляторе - близкие всё значения к текущим, подкорректирую стабилизирующую цепочку обратной связи по ним немного, а в остальном всё примерно и есть как посчитано.
Кстати, как выбирать параметр Fc (п.13)?


Снял осциллограммы на нижнем и верхнем транзисторах, с лезвием.
И правда, с такой пружинкой все помехи уходят. Интересный приём, буду знать.
Сигналы выглядят просто идеальными.

Я имел ввиду именно фронты,тогда можно посмотреть реальное время включения/выключения мосфетов и, соответственно, прикинуть реальные потери переключения.

На ваше усмотрение.

там же подсказка сбоку есть - в 10 раз ниже тактовой. Меньше Fc - медленнее реакция петли ОС, дольше переходные процессы. Выше чем Fsw/10 нельзя.

Вот осцилограммы всех 4х фронтов (на каждом транзисторе вверх и вниз)

И вот ещё на каждом транзисторе снял вместе с напряжением на затворе, напряжение сток-исток(синий график).

Все осциллограммы снимал с "лезвиями" непосредственно на выводах транзисторов.
Смущают дёрганья вверх-вниз (колебательный процесс). Имеет ли смысл пробовать с ними бороться всякими резисторами, диодами, RC-цепочками?


Там подсказка что не более чем в 10 раз ниже тактовой. Я имею в виду, какое (по практике) лучше значение выбрать в этом диапазоне 0...16 кГц. Попробовал 2 варианта: 9.7 кГц и 7.3 кГц. Оба варианта нестабильно работают: то ровно идёт частота, то начинает "дрожать" длительность импульсов.

Я бы настоятельно рекомендовал использование EVM http://www.ti.com/tool/lm5116-12eval с переносом туда всех выбранных Вами компонентов.
Таким образом Вы отсечете "химеру" плохого печатного монтажа и сможете точно понять, что же Вам мешает получить хорошие результаты.
Фирма TI высылает EVM со скоростью звука, так что в течение недели Вы уже сможете нормально работать и, наконец, определиться.

Выброс напряжения на 60в - это на верхнем, 40-вольтовом мосфете?

Кроме этого, у меня других соображений нет.

Спасибо за совет. Плата в пути, будет у меня через 2-3 недели.


Это на нижнем 60-Вольтовом.
Он там и стоит с бОльшим напряжением чем нижний, чтобы эти выбросы вверх выдерживать.

Т.е. 60в выброс в момент включения верхнего мосфета? Это выключение диода нижнего полевика получается..

Может замедлить включение верхнего мосфета?



Да и сам верхний транзистор побыстрее.

А я думаю, что это действие высокодобротного колебательного контура, образованного керамическими конденсаторами на входе и индуктивностью длинных проводов. Поэтому в этот контур умышленно вносят потери, подключая электролитический конденсатор параллельно керамике. Однако автор, похоже, действует по принципу - если непонятно, зачем нужна какая-то деталь, значит она лишняя.

подскажите, какая форма (длительность) напряжения на затворе нижнего ключа относительно верхнего ?

в общем-то всё как надо, спасибо

А вы резонансную частоту прикинули?
Посмотрите на осциллограмму тока, при переключении снизу-вверх начинается колбасня. Даже с учетом наводок видно разницу..
Т.е. диод нижнего мосфета еще открыт и достаточно резко включается верхний транзистор. Классика..

По сравнению с EVM у ТС мосфеты полегче и уровни у них логические..

ИМХО, убрать бы колбасню и можно будет считать, что выжали все..

Спасибо за рекомендацию, попробую поставить (для эксперимента) электролит по входу.
Дело не в непонятных лишних деталях. Я очень хотел поставить по входу электролит. И по выходу тоже. Они дешёвые и ёмкие. Пересмотрел все доступные подходящие серии: Hitano ESX, EXR; Yageo SJ и SY и т.п. Ничего подходящего по максимальному току пульсаций и ESR, по высоте не влезло в мой корпус, он довольно компактный. Поэтому танталы + керамика. Но сейчас, для эксперимента впихну конечно.

С этого и следовало начинать - сделать макет с конкретными "бочонками" на входе и выходе, с большим дросселем, потренироваться на нем. ПМСМ, Вы вообще взялись сразу за слишком сложную задачу не имея опыта. Вот Вы, например, пишите, что осциллограммы красиво выглядят, а я вижу, что преобразователь работает неустойчиво, хотя теоретически этого не должно быть.

Последнее имхо на сегодня..
Во время Dead-Time (визуально 180нс) нижний мосфет рассеивает около 8..10 Вт каждый цикл.

Замедлил, поставил ему в затвор 4,7 Ом.
См. осциллограмму: жёлтый - напряжение на затворе, синий сток-исток.
Фронт затянулся, но выброс остался. КПД такой-же. Нестабильность скважности такая-же.
Поэкспериментировал, и убрал этот резистор.


Да, очень похоже на правду. Снял осциллограмму входного тока на самом входе схемы шунтом 3.3 мОм, щупом с "лезвием", см. файл "INP_current.gif". Похоже, во время включения верхнего транзистора ток туда-сюда сильно колеблется.

Потом снял осциллограмму напряжения на "+24В" - "GND" ближе всего к силовым транзисторам, см. файл "IND_and_Vin.gif". Здесь синий график - цепь "+24В" на верхнем транзисторе относительно "GND" на нижнем. Жёлтый - напряжение на входе дросселя относительно "GND" на нижнем транзисторе. Похоже, во время включения верхнего транзистора, начинается "звон" в цепи "+24В", который и приводит к плохой работе схемы.

Поставил в цепь "+24В" (наиболее близко к силовым транзисторам) два тантала 100 мкФ 0,1 Ом. Картина практически не поменялась. Завтра ещё достану большой электролит и туда воткну для пробы.
Есть идеи как ещё этот "звон" побороть?


Насколько я понял, Deat-Time эта микросхема выбирает сама и на него нельзя повлиять. Или есть способы?

Кстати, а какова ситуация под небольшой нагрузкой в 1-3A?
Может при большой нагрузке лабораторный источник "проседает", входит в ограничение тока? Чем или как Вы измеряете входной и выходной токи?
Даже при отличном кпд на этой небольшой плате нужно рассеять порядка 10Вт, что без теплоотвода проблематично.

Ток с частотой около 30МГц и амплитудой около 10А разогревает ваш дроссель.
Домены с такой частотой поворачиваться не могут, поэтому переводят всё в тепло.

Только что попробовал на маленькой нагрузке - проблем практически нет.
Поставил половину лампочек от прошлых экспериментов:
Uвх = 23,5; Iвх=3,14; Uвых=19,3; Iвых=3,59.
КПД=94%. Остаётся в схеме 4,5 Вт. Нагрев элементов ощущается слабо.
Реальный КПД ещё выше, т.к. я все измерения делаю одним мультиметром последовательно от точки к точке. И когда я подключаю амперметр последовательно с нагрузкой, он добавляет своё сопротивление (лампочки светятся чуть тусклее) и измеренный ток, соответственно чуть меньше чем без амперметра. При приближении КПД к 100% это уже существенная погрешность. Вечером принесу совсем короткие толстые щупы и ещё уточню эти цифры.
Пульсаций входного напряжения в районе силовых транзисторов практически не видно.


Я подключаю в качестве источника тока штатную аккумуляторную батарею (чтобы не было проблем с гальванической связью с осциллографом).
Это 7 банок с внутренним сопротивлением 16 мОм. Вот таких:
http://www.boston-power.com/sites/default/...%20Rev%2001.pdf
Вместе с проводами сопротивление источника должно быть порядка 150 мОм.

Я рассчитывал на КПД 98%, и соответственно выделение всего 4,5 Вт на плате. Как запасной вариант (если не получится получить нужный КПД, и он будет на 1-2% хуже), думал ещё приклеить на транзисторы такой радиатор: http://www.smd.ru/katalog/prochee/keramicheskij/

Посмотрите сигналы на небольшой нагрузке, будет видно в чем разница.

Интересует нижний мосфет - открытие/закрытие, затвор и сток.

Ток через дроссель.

Вот основные сигналы на половинной нагрузке:
"IND_and_Vin.gif" - напряжение на входе дросселя и на цепи +24В верхнего транзистора.
"IND_and_Vin_front.gif" - то-же, фронт подробно.
"TOP_Gate.gif" - затвор верхнего транзистора.
Похоже основное отличие в более стабильном +24В, к вечеру найду большой электролит с Low ESR, включу в эту цепь и посмотрю что получится.

Посмотрите импульсы тока на ныне отсутствующих в схеме токовых резисторах - если сквозного тока через ключи нет, про dead-time на некоторое время можно забыть.

а как посмотреть/усилить отрицательные импульсы тока на шунтах по вторичке ?

ИМХО, ТС вытянул всё что можно с этих деталей..