Välja kondingar till step-down

[Fritzell]

Håller på och skissar på en liten stepdown med LM2676-ADJ, men har kört fast när det gäller att välja lämpliga kondensatorer. Inspänning är 12V och 5V ut.

LM2676.pdf

Ju mer man läser databladet ju mer förvirrad blir man. På minst tre ställen tycker jag det rekommenderas olika kondingar. Max utström jag tänkt köra är ca 1A och drosseln jag valt är på 33uH.

På första sidans exempel används en 180uF 16V för 5V/3A som utgångskonding
På sidan 13 rekommenderas bla 2200uF/10V för 3.3V
På sidan 14 rekommenderas helt plötsligt 47uF/20V

Sedan finns det tabeller att gå efter men dessa finner jag nästintill omöjliga att förstå. Både input och output kondensatorerna delar tabell. Hur ska man fatta vilken som menas?

Eller ska man strunta i databladet helt och hållet och gå efter andra tumregler? Läste nånstans att ingångskondingen minst bör palla att leverera hälften av medelströmmen. Om man räknar att kretsen drar 1A och går efter tumregeln 1000uF/A, borde 500uF räcka?

Finns det några liknande tumregler för utgångskondingar? Finns det nån tumregel för uF/A vid en viss frekvens? Och hur vet man vilken Max rippelström som behövs?

Tacksam för svar
//Fritzell

[Ivarsson]

Sidan 12-13 står det exempel på hur man skall läsa tabellerna.

[Henrik]

"Webench" på National's förstasida är schysst som utgångspunkt.

[Borre]

Läste nyligen i ett datablad för en step-down från Linear att kondensatorns kapacitans inte var nog alls, allt från 22µF till över 500µF fungerade med den kretsen. Det som är noga däremot är att ESR är väldigt låg och att den klarar rippelströmmen, allra helst ingångskondensatorn.
Det skrivs följande i databladet:

Do not cheat on the ripple current rating of the Input bypass capacitor,
but also don’t get hung up on the value in microfarads.

The actual value of the capacitor in microfarads is not particularly important
because at 500kHz, any value above 5µF is essentially resistive.
RMS ripple current rating is the critical parameter

Följande ekvation finns för att räkna ut rippleströmmen:

The term inside the radical has a maximum value of 0.5
when input voltage is twice output, and stays near 0.5 for
a relatively wide range of input voltages. It is common
practice therefore to simply use the worst-case value and
assume that RMS ripple current is one half of load current.

Det är från databladet för LT1374 texten ovan är tagen ifrån.

[Fritzell]

Hm intressant, tackar för svaren.

Kan mycket väl tänka mig detta, då man fyller på så pass ofta med ström behöver den inte kunna lagra så mycket. Viktigare är att den kan ladda ur sig snabbt. Har satt 2x47uF 10V 1A@100kHz 105C, 0.06 Ω @ 100 kHz som utgångskonding för att palla 1A@200kHz (var det enda vettiga som fanns på Elfa) och en 100uF100uF/16V SMD 1.2 A @ 100 kHz 105°C, 0.045 Ω @ 100 kHz som ingångskondensator.

Såg att det fanns betydligt fler alternativ på lågimpedans/hög rippselströmkondingar på hålmonterade sidan...

[Borre]

Utgångskondensatorn behöver inte klara lika hög rippelström som ingångskondensatorn.
Använder man programmet "Switcher made simple" visar den att vid 12Vin, 5Vout/1A att rippelström endast är 97mA, 500mA för ingångskondensatorn.

[Fritzell]

Jasså? Då kanske man klarar sig på endast en utgångskonding då... Låter som ett smidigt program. Är det något man kan ladda ner gratis?

[Borre]

Det gör du säkerligen.

Det är ett program som National har, det är gratis.
http://www.national.com/analog/power/sw ... ade_simple

Annars finns ju alltid Webench, undrar om inte det är ersättaren till "Switcher made simple" också.
Fyll i dina värden till höger i denna länk och starta "designen":
http://www.national.com/pf/LM/LM2676.html

Webench rekommenderar för övrig keramiska kondensatorer, det kan ju vara något att kolla upp då dessa är så pass mycket mindre i storleken.

[Fritzell]

Ah, tackar. Tog en titt på WeBench, verkade seriöst men den ganska omfattande och omständiga registreringen verkade lite bökig. Gillar också att man inte måste vara beroende av internet för att göra beräkningarna. Ska testa programmet. Tackar för länken!

För vad rekommenderar den keramiska kondensatorer?

[Borre]

Omständig, det minns jag inte när jag registrerade mig.

In och utgångskondensatorerna.

[xxargs]

som tidigare nämt - fuska inte med ingångskondingen - speciellt inte om du har någon filterinduktans innan före kondingen/switcharen som avstörningsfilter. Förutom elektrolyt med låg ESR så bör man parallellkoppa den med några mindre snabba plastkondingar typ 100 nF och kanske några keramiska i 1 och 10 nF-området - allt för att göra det bredbandigt då elektrolyter är inte så mycket konding för frekvenser över 10 - 50 kHz.

[Fritzell]

Okej, tackar för tipsen. För närvarande sitter en 100uF/16V SMD 1.2 A @ 100 kHz 105°C 16 V dc 100 µF 0.045 Ω @ 100 kHz (Elfa) på ingången och en 0.1u plastkonding. Är inte superviktigt att spänningen ut är extremt stabil då den ska driva ett gäng lysdioder, det är mest effektiviteten med stepdown som är det väsentliga. Men det är ju lika bra att lära sig att göra ordentliga kopplingar på en gång. Har inte beställt från Elfa än, och väntar på lite andra delar så kommer ta ett par veckor innan jag kan testa kopplingen dock...

[xxargs]

Skall du driva lysdioder så vill du att regulatorn skall jobba i justerbar konstantström-mode - dvs. att den reglera så att strömmen hålls konstant oavsett spänning på utgången

just den valda regulatorn är olämplig då den kräver 5 V på feedback för att reglera ned, modell med tex. 1.2 Volt som feedbackreferens så hade man kunnat göra som LM317 där man har ett motstånd mot backen enligt I=1.2V/R - och koppla feedbacken till motståndets ickejordade sida och sedan från motståndet ickejordade sida koppla dina lysdioder till regulatorns utgång.

Med denna arragemag så kommer regulatorn att koncentrera att utspänningen på motståndet är rätt (1.2 V) - sedan skiter den i om det sitter 1-3 lysdioder före i serie till motståndet, den helt enkelt pumpa på med spänningen tills spänningen över motståndet är uppnått och därmed konstant ström.

Du kan kanske rädda kopplingen med din nuvarande regulator om du sätter en OP-amp som mäter strömmotståndet (som nu kan vara mycket lägre värde) och justerar förstärkningen på OP-ampen så att dess utgång når 5 Volt och kopplad till regulatorns feedbackingång vid önskad ström genom lysdioderna.

Vitsen med konstantströmmatning är att strömmen är konstant även om framspänningsfallet varierar med temperatur över lysdioderna (och även antal inkopplade lysdioder...) - med konstantspänningsmatning (5 Volt) så kan strömmen ändra sig mycket med temperatur pga. diodernas framspänningsfall ändras med temperaturen och i något läge så kanske strömmen blir farligt hög.

med konstantströmarragemanget så behöver man inte ha några förkopplingsmotstånd till lysdioderna (förutom strömmätningsmotståndet) och man får högre verkningsgrad när man använder switchade omvandlare.

[Fritzell]

Tack för utförligt svar.

Japp, brukar normalt sett driva lysdioder via strömkällor men i det här projektet blir det på det traditionella viset med förkopplingsmotstånd. Vitsen med stepdownen var att slippa bränna bort effekt i motstånd direkt från 12V-matningen (3x1W-RGB). Dessutom skall lysdioderna PWM:as var för sig så det ställer också till det lite.

I förra projektet satte jag för enkelhetens skull en 7805 men i detta fall har jag väldigt ont om plats och kylyta. Tanken var också att kopplingen ska vara så energisnål som möjligt. Men att köra stepdownen i konstansström-läge får nog bli ett nästa projekt. Den totala effektförlusten just nu i motstånden blir ca 1.8W + det som blir i LM2676:an vilket borde bli runt 1W om man räknar med 88% verkningsgrad.

Projektet dyker nog upp i en projekttråd rätt snart när kretskortet är färdigritat.

[Glenn]

Hmm, måste man vara registrerad för att kunna använda webench ? ..iofs är jag registrerad pga samples men ändå.

Det roliga med den är ju att om man tar en godtycklig komponent och sen matar man in in/ut ström/spänning som i databladets exempel, så får man ut helt andra värden