Buckomvandlare, 1..20V/40A

[LHelge]

I mitt fall var det svårt att lägga dem på något annat sätt än rakt. 3 st koppartrådar med diameter på 1,5 mm på en kretskortsbana som är 3 mm bred. Det kanske fungerar en stund iaf, mest en kul grej att se hur mycket effekt det går att plocka ur en 150:- kontroller från e-bay. Kanske kommer upp en projekttråd om det här senare.

[AndersG]

När du mäter effektiviteten, är det med alla kringkomponenter också eller mäter du bara inströmmen till switchmosfetsen? Det är nog rätt liten del ändå, men vid så små skillnad i effektivitet kan de ändå påverka.

Det är exklusive logiken, men vid de strömmar jag räknar på så är den delen försumbar.

[AndersG]

OK. Schema på effektdelen. Några små undringar:

D1: 70-158-82, 60V 0,5A. Strömmen borde väl bli 2xQg*f= 30mA ?
D2: Med nuvarande layout kan jag inte se någon mätbar skillnad med eller utan denna, så jag kanske utelämnar den, men det kan ju vara smart att ha plats för den på kortet. Den föreslagna klarar 18A, men den tar ju bara en bråkdel av totala Io
C3, C4: Plats för dubbla. Jag räknade kondensatorbehovet till 1u med enkla fettar.

2x300nC +5nC + 50uA/50kHz=605nC, 2 x 605nC/(12-0,8-0,08-10) = 1u

BuckV2Power.pdf

[Borre]

Är det inte 23uH och inte 23mH?

1u ska nog räcka för C2. Du kan däremot med fördel använda högre värde på de keramiska avkopplingarna, C2, C7 och C8.
Kom ihåg att kapacitansen sjunker med ökad spänning, hur mycket beror på kondensatortyp och märkspänning, men det kan vara värt att kolla upp och välja en med extra hög kapacitans pga det.

[AndersG]

23uH skall det vara ja. Jag kan ju lämna plats för flera kondingar där, dvs C7, C8, C12, C13

[Honk]

Använd gärna alla 8st 1uF keramiska du fick.
Dom har låg bra ESR och dämpar de snabba störningar som sker vid mosfötternas flankomslag.
När jag parallellar en keramisk över en elektrolyt ser man tydligt hur flankerna taggighet mjukas upp till mer sinusliknande look.
Desto fler desto bättre. Jag önskar jag hade några stora 25uF 25V keramiska att ge dig men jag har fått tag i dessa ännu.
Det största jag har liggande är 100uF 6V3 1812. Men spänningen är för låg för dina behov.

[AndersG]

Absolut.. Jag trodde bara att du enbart sände 6st. Om det kommer 8 kan jag lägga en till på ingången och en på utgången. Utgången förresten... Jag tänkte ju ta ut max 20..22V så de 1000u du sände klarar inte spänningen, men 67-183-32 klarar 1,7A rippelströmoch har ett ESR om 0,034 så jag tänkte sätta 5 eller 6 sådana i parallell.

Håller på med layouten nu...

BucklayoutDetalj.jpg

Spridningen av fettarna är för att få plats med kylflänsarna. Dessa är elfa 15K/W. Ovansidan är ett i stort sett obrutet jordplan. C2, C16 nära FAN7390 för avkoppling. C7, C8 direkt på toppdrainarna och C12, C13 direkt efter spolen. Det är då "dina kondingar" och det finns säkert plats för två till. Boosterkretsen D1, C3, C4 så nära ICn som möjligt.

Jordplanen på båda sidor utelämnade tilld vidare så att man ser tydligare.

[Honk]

Sorry med 16V kondingarna, trodde inte du skulle ända upp till 20V ut.
Men inga problem. Nu har du några i reserv till andra projekt.

Största rippelströmmarna ligger över ingångskondingarna på 3900uF. Det upstår pga feterna hårda tillslag.
På utgången är det betydligt mindre pga att det mjukas upp litegrann av 23uH induktansen med mjukare flanker.
Du kan ju även planera in några av dessa Elna kondingar parallellt med 3900uFaradarna också. Det lär inte skada.

[AndersG]

av dessa Elna kondingar parallellt med 3900uFaradarna också. Det lär inte skada.

Nej, jag kan bra reservera plats på kortet för flera, tex 67-185-55:

3300u/35V
Ekvivalent serieresistans 0.017 Ω
Max rippelström 3.01 A

Några synpunkter på layouten så här långt?

[Honk]

Du gör ett fyrlagerskort om jag förstår dig rätt? Du utelämnar 2st av planan visuellt..eller har jag fel?

Q2 och Q4:as Drain connection till Q1 och Q3:as Source hade jag lagt som ett helt plan fram till L1, inte som banor.
Typ, alla banor med hög ström är totalförbjudet. Allt skall sitta ditrekt i planen.

C7 sitter inte bra kopplad till GND. Med den tunna ledaren över till C8 pad gör den ingen nytta.
Bästa kontakt gäller alltid: Skall sitta direkt i stora hela plan över hela paddarna på kondingarna. Inga banor tillåtna.
Behöver man connecta kondingen med ett plan på annat lager skall man placera ut 4st vior helt intill längs
kondingens pad och dessa vior skall gå direkt in i planet utan några banor som springer iväg.

Vin 24V fram till Q1 och Q3 ser klent ut. Förstärk med ett väl avkopplat 24V kopparplan.

Banorna till och från drosseln ser klena ut. Bättre att fylla ut områden med ett kopparplan. Se ovan tips.
Alla tomma ytor på kortet skall utnyttjas för kopparplan annars stiger förlusterna och EMI.

Jag hade lagt ut komponenterna mera som en rak genomgång Vin -> Vout med plats för rejält breda GND och Spänningsplan.
Rejält GND längs hela vägen på ett lager, Vin plan fram till mosfetarna och väl avkopplat ner till GND, sedan ett plan fram till drosseln,
och sist men inte minst ett Vout plan från drosseln som är väl avkopplat ner till GND.
Styrlogiken kan sitta intill mosfeterana med så lite planbrott som möjligt. Jag hade undvikit banor till alla kondingar och trissor så långt som möjligt.
Åtminstone alla ställer där det flyter en hög ström som behöver avkoppling.

Starkt jobbat i övrigt

[AndersG]

Du gör ett fyrlagerskort om jag förstår dig rätt?

Nej, ett dubbelsidigt, dvs två lager. Komponenter på ovansidan och undersidan nästan enbart jordplan

C7 sitter inte bra kopplad till GND. Med den tunna ledaren över till C8 pad gör den ingen nytta.

Hade glömt fixa den efter att jag flyttat den

Vin 24V fram till Q1 och Q3 ser klent ut.

Det finns ju plats så jag kan fläska på med bredare ledare. Skall fila litet på designen.

[Honk]

Det finns ju plats så jag kan fläska på med bredare ledare. Skall fila litet på designen.

Försök lägga ett kopparplan ända fram som är hårt avkopplat till GND. Detta är mycket bättre än tjockare ledare.
Kör diverse copperplane fills över de ytor som behöver stark avkoppling och låga förluster. Enkla banor bör undvikas.

[AndersG]

Försök lägga ett kopparplan ända fram som är hårt avkopplat till GND.

Vete katten hur man gör det i KiCAD dock..... Menar du liksom ett "flak" med koppar?

Edit: Äsch, det är ju bara att skapa en Zon, koppla till valfritt nät och fylla...

[Borre]

Ja rejäla plan är ett måste som Honk skriver. Försök få till planet för VIN till mosfeten och alla kondensatorer så intakt och nära mosfetarna som möjligt. Likaså nästa steg, mellan mosfetarna och induktansen. Även jordplanet de nedre mosfetarna är ansluten till måste vara helt intakt fram till ingångskondensatorerna.

Här är ett litet exempel på vad jag menar, nu är det inte en färdig layout som används men du förstår nog poängen. Andra kapslar för mosfetarna men annars är det ganska likt, i stort sett samma drivkrets (funktionen åtminstone).

(Vin på ovansidan, induktansen i mitten vid paddarna och jord längst ner)
Botten har heltäckande jordplan, ovansidan skulle lika gärna kunnas fyllas med det också.

[AndersG]

OK. Av ngn anledning så försvann min sista edit i går, men den var eg enligt nedan och så kanske man skulle skippa "thermal releif"?

BuckZones.jpg

Bryter jag mellan gatarna på toppfettarna kan jag ju bra lägga ett obrutet flak från drain till skruvplinten.

edit:

detalj.jpg

Typ så här? Då har jag ett stort kopparflat från inplinten till drainarna, err flak i mitten till spolens ingång och ett flak ut. Jordplanen är ännu ej inritade.