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.

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

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.

Где ее посмотреть?

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.

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 600мА в течении минуты стабилизатор на ощупь вообще не нагрелся.

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

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...

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...

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.

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.

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?



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?

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

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


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.

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

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.

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...
Нету у меня таких мощных резисторов, аж в 12Вт.
Это да... (Кстати удалось засечь 2,91В)

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

сейчас попробую

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

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

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 .

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

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.

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...

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.


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.

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.
Дроссель на ощупь холодный, стабилизатор градусов 50.

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....

Для этого в схеме есть диод (Шоттки).

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

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

Выкладываю схему и разводку ПП.
Разводка в зеркальном виде!
Ошибки быть не должно...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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:

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?

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

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:

Нажмите для просмотра прикрепленного файла

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

  Ага, активное и индуктивное, причем, при таких частотах и токах - индуктивная составляющая играет бОльшую роль.По Вашему рисунку не скажешь. 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???

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.

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"

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