Дано:
- входное напряжение 24 В
- выходное напряжение 9 В
- выходной ток до 3 А (импульсами 100 мс ... десятки секунд), между импульсами около 100 мА.
- поменьше стоимость и поменьше габариты

Получилось следующее:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Схема срисована из даташита, компоненты кое-как посчитаны.

Проблема следующая: на выходе около полутора вольт: почему-то не работает алгоритм запуска. В даташите сказано, что при запуске напряжение на опорнике растёт (механизм софт-старта), но если выходное напряжение не достигает 75% номинала за время этого софтстарта (в данном случае - 4.5 мс), процесс старта начинается заново.

Сейчас имеются всплески активности (несколько десятков "тактов" ШИМа), потом пауза около 15 мс. Потом всё повторяется.

Пробовал крутить номиналы цепи компенсации - вроде не оно. Да и симулятор показывает, что если поставить на выходе конденсатор похуже (с большим ESR) эта компенсация становится не очень актуальной

Куда копать, подскажите!

А выходную емкость C9 не пробовали уменьшить в несколько раз?

Вообще емкость конечно большая, можно попробовать уменьшить и посмотреть.

Вы пишете, что софт-старт должен длиться 4.5 мс, но несколько десятков тактов ШИМ во время активности - это же явно намного меньше. То есть можно предположить, что отрубается ШИМ не из-за недостаточного выходного напряжения.
И кстати, запускаете на холостом ходу или с вашей нагрузкой?

По-прежнему не работает...

Нагрузку я почему-то не догадался подцепить, вчера пробовал на холостом ходу. Проверил (5 и 10 Ом) - ситуация не меняется.

Конденсатор на выходе поменял на 470 мкФ (безымянный китайский, не low-ESR). Никакой разницы.

Про несколько десятков тактов ШИМ я соврал. Почему-то при старте идёт один импульс, потом (вероятно) отрабатывает схема установки ограничения тока (в даташите 350 мкс, в осциллографе - 450 мкс), потом идут импульсы, где-то около 200 мкс, потом всё умирает. В штуках количество импульсов посчитать затрудняюсь, никак не удаётся по ним синхронизироваться.

Интересная особенность. Прицепил на выход сборку аккумуляторов (8 вольт), и всё заработало. После отключения аккумуляторов полёт по-прежнему нормальный (без выключения питания). Разве что коэф.заполнения сильно скачет...
Вот что это было?!

Это было - аккумулятор облегчил режим пуска. Выходные емкости стартовали не с нуля, а уже при выходном напряжении.
У Вас неверно подобран режим софтстарта по отношению к выходному фильтру. Источник не успевает за время софтстарта выйти на режим и контроллер квалифицирует это как короткое замыкание.
Нужно либо уменьшать выходной фильтр, либо увеличить время софтстарта. Не было времени детально разобраться в рекомендациях даташита конкретной микросхемы, но там это все расписано подробно.

Время софт-старта вроде здесь особо не поменять, жестко задано. Индуктивность сильно тоже не уменьшить, максимум 15-20 мкГн. А вот емкость можно попробовать взять хотя бы 100 мкФ и посмотреть, что получится.
А вообще посмотрите раздел Current Limit Set. В этой схеме резистор R2 как-то влияет на предельный ток (сам не до конца понял ). Внутренний счетчик доводит опорное напряжение на компараторе до R2*12.5мкА, максимально - 176мВ. В вашей схеме с 10кОм опорка ограничится на 125мВ, а в примере из даташита взят резистор 22.1кОм, что даст напряжение 276мВ - заведомо больше 176мВ.

Вот, кстати, вполне "академический" вопрос: а как тут считать индуктивность? Классический метод понятен: берём выходной ток, назначаем ток пульсаций 1/3..1/4, берём частоту переключений и считаем.

А вот какой в моём случае ток брать? Минимальный? Ну так индуктивность уж больно большая получится, неинтересно. Максимальный? Тоже плохо, неправильный режим преобразователя в 90% (по времени) будет...



Из какого даташита эти цифры, не понял ;-) В моём опорное 13 мкА (и 13,5 мкА на графике), максимальное значение - 403 мВ (в тексте раздела Current Limit Set).
Но мысль очень здравая, спасибо большое!
Посчитал пример. Получилось напряжение ограничения 295 мВ, что при сопротивлении транзистора 7 мОм (данные из даташита) даёт какой-то запредельный ток. Т.е. в примере написано, что выходной ток 10 А, у меня получается ограничение в 40... Странно. Провода, что-ли, так сказываются?.. И как их считать теперь?..

Поменял этот задающий резистор на 33 кило (первый попавшийся). Запустилось!! Стабильно запускается!
От нагрузки не зависит, хоть холостой ход, хоть два ампера. Требуемые три ампера не даёт, надо ещё увеличивать...

Следующий вопрос: греется! Градусов 70, от нагрузки не зависит. Все остальные компоненты на ХХ холодные.
Хотя... Вроде б так и должно быть - 8 мА потребления помножить на 24 В, будет 0,2 Вт, что для SOIC-8 без каких-либо полигонов-теплоотводов не то, чтоб мало...

Переходим к глобальным просчётам разработчика этой схемы (меня, т.е.).
На выходе этого преобразователя через диод подключено резервное питание - сборка аккумуляторов (напряжение 8 В). Когда внешнее питание есть, всё хорошо - диод закрыт, схема питается снаружи через преобразователь.
Когда внешнего питания нет, тоже всё должно быть хорошо - ключ преобразователя закрыт, диод открыт, схема работает от аккумуляторов. По факту преобразователь запитывается от этих 8 вольт и начинает "молотить" ШИМом. Вот что с этим делать? Кроме как диод поставить (а он денег стоит, да и греется хорошо...).

По поводу расчета индуктивности вопрос конечно хороший. Понятно, что как минимум исходить из максимального тока, а раз есть режим с током гораздо меньше, то постараться взять номинал по-возможности побольше, исходя из ограничений по габаритам и цены
Такие же вопросы у самого постоянно возникают, когда нагрузка хоть и не импульсная, но меняется в широких пределах. Приходится идти на какие-то компромиссы.

Даташит честно говоря просто скачал первый попавшийся из alldatasheet.com. Он видимо устаревший, 2009 года. Разница конечно в цифрах действительно существенная...

Кто их знает по поводу этого примера, может они особо не заморачивались с токоограничением, главное чтобы запуск нормально прошёл... Там конечно ещё сопротивление зависит от температуры да напруги затвор-исток, но действительно всё равно большой ток получается.

А вот это странно, что не дает 3 ампера. Запас по току более чем достаточен вроде

Вот не знаю, должен ли SOIC-8 от 0.2Вт разогреваться до 70 градусов в нку. Что же будет при окружающей среде в 75гр.? А может это и нормально...

Так сразу кроме диода вроде ничего и не выдумаешь, раз никаких управляющих входов у микрухи нет.
Я так понимаю запитывается она через диод верхнего транзистора, а помехи ШИМа сказываются за счет открывания нижнего ключа и закорачивания индуктивности на землю. Потому что в обычной схеме понижающего импульсника с диодом Шоттки такого эффекта не наблюдал. Соответственно отсюда такая авантюрная идея: что если попробовать вместо нижнего ключа поставить 3-хамперный шоттки

Рассказываю...

NCP3020B как-то очень странно себя вела на всех двух опытных экземплярах - один день стабильно запускается, другой день - нет.
В итоге поменял её на NCP3020A - всё то же самое, но частота преобразования вдвое меньше - 300 кГц. Запуск (вместе с увеличением токозадающего резистора) стал стабильный.
Греется она тоже слегка поменьше.


Поленился проверить, но теоретически - "не взлетит". Запитываться схема будет по-прежнему, через верхний транзистор, а что нижний управляющий выход будет болтаться в воздухе, разницы никакой...
Эффект этот не должен наблюдаться в схеме с P-канальным ключом, но всё переделывать больно лень...
Поставлю диод, они, оказывается, весьма дешёвые. Да и экономить энергию при наличии внешнего питания необязательно.

Другой вопрос.
Вот такой странный коэф. заполнения - это о чём свидетельствует?
Нажмите для просмотра прикрепленного файла - нагрузка 1 А
Нажмите для просмотра прикрепленного файла - нагрузка единицы мА.

Импульсник явно работает не в "режиме". Вместо коэффициента заполнения близкого к одной трети (9/24) такая чехарда. Широкий импульс - аппаратно ограниченный максимум, а самый узкий - аппаратно ограниченный минимум.
На малой нагрузке наступает режим работы с прерывистым током дросселя, возможно поэтому система пытается отработать как может. Хотя может дело и не в этом (или не только в этом). По крайней мере это первое, что приходит в голову, тем более на большой нагрузке управляющие сигналы выглядят лучше.
А вот почему на нагрузке 1А тоже не всё идеально понять сложнее. Если и в этом случае ток дросселя падает до нуля, нужно увеличить индуктивность. С выходным напряжением я так понимаю всё нормально?

Проблему отложил из-за более срочных дел - пришлось спешно приводить софтварную часть в более-менее работоспособное состояние. Возвращаемся...


Коэффициент заполнения по-прежнему скачет. Что интересно, в теории получается 0,38, а на практике два значения - 0,23 и 0,85. В документации минимум 7%, максимум 84%, т.е. действительно срабатывает ограничение сверху.

Посчитал ток через дроссель по следующей формуле: dI = 1/L * U * dt.
Для "коротких" Ton получилось 0,35 А, для "длинных" - 1,3 А, для "коротких" Toff - 0,7 А.
Т.е. при нагрузке в пару ампер попадаем точно в режим непрерывного тока.

Пробовал крутить цепочку коррекции (уже просто наобум, расчётные значения не помогают) - никаких изменений не отмечено. Изменение выходного конденсатора (low ESR Nippon, безродный Chang, безродный Chang + керамика) также не влияет.

Вход дросселя, нагрузка 1..2 А (разницы не замечено) в разных масштабах:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла

На входе и выходе наблюдается "звон" от переключения. Что с этим делать, неясно, 20 мкФ керамики рядом с соответствующими электролитами не помогают... Вход и выход при нагрузке 1А, при уменьшении нагрузки пульсации снижаются:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Наверное, надо будет землю цифровой части отрезать от этого безобразия - она питается от второго маленького преобразователя 9->3.3 на MC34063, а силовой части придётся потерпеть

И вот ещё картинка на ноге обратной связи. При установке туда осциллографа (вроде б 1МОм и 11.5пФ сказываться не должны) коэффициенту заполнения совсем сносило крышу, и он начинал произвольно скакать...
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Хммм... Вот расскажите мне, как я всё починил? ;-)

По результатам очередных расчётов впаял R3 = 51k, C2 = 0.01u (обозначения на схеме в первом посте, остальные номиналы - оттуда же) - получил дикие пульсации и скачущий коэф.заполнения.

Попробовал собрать интегратор - добавил C1 = 0.01u, и получил образцово-показательные картинки: коэффициент заполнения строго равен расчётному 0.375, "иголки" пульсаций пропали...

Что это было и не выйдет ли это каким-то боком?