Svenska ElektronikForumet

Jag har gjort två testversioner med buck-konvertern LTC3632 och LTC3642.
Beskrivning finns i det här inlägget i "dina miniprojekt".

Tanken är att om jag får fram en bra lösning kan jag använda den som standardomvandlare för µC som kan matas med valfri DC. Det är ju sällan en µC lösning drar mer än 20 mA.

De ska omvandla DC från 8-35 volt till 3.2 volt DC, max 20 mA.

För LTC3632 fick jag mycket försumbart rippel på utgången, med lite större "dippar" på ingångssidan. Som "filter" på in och utgångar använde jag 2000Ω/100MHz ferritkärnor med en 100nF konding på båda sidor om ferriten. Verkade fungera bra.

Men för LTC3642 använde av induktanser på 10µH och fick en utspänning som varierade mellan 3.25 och 3.70 volt - dvs rippel på nästan 0.5 volt! Det ser ut som sågtandsvåg, då den gör en "burst" för att pumpa upp spänningen, för att sedan vila tills nivån går under gränsvärdet (fb ingången < 0.8 volt).
Filtrena på in-och utgång har jag gjort efter lite letande på google - det är ett C-L-C filter, vilket ska anses vara effektivt (?) . Värdena på induktans och kondensatorer valde jag efter Atmels rekommendationer att filtrera matningsspänning till deras ADC - 10µH + 100nF.

Komponentvärden: C = 100 nF , L = 10µH, C = 100 nF

Jag testade också elektrolyter på utgången mellan 10 och 47µF. Kondensatorerna har varit av låg-ERC typ. Jag valde att ha kvar 47µF elektrolyten då den sänkte ripplet något.

När jag kört dessa filter i LTspice så gör filtret ingenting alls (det filtrerar möjligtvis bort höga frekvenser > 10 MHz vilket är bra, men filtrerar absolut inte bort lågfrekvensripplet som ligger på ca 700 Hz. Om jag ökar L eller C så skapas bara extra sinusvågor ovanpå ripplet som gör det värre.

I kväll testade jag att löda bort induktanserna på 10µH och satte istället dit 1Ω motstånd. Plötsligt blev ripplet mycket mindre och på helt acceptabel nivå!


Bild på rippel, med induktans: ( 200 mV/div)

Efter att ha bytt till motstånd: ( 50 mV/div)

Finns det någonstans jag kan läsa om filtrering av matningsspänning för att förstå vad jag gör för fel? Ni som använder er av switchade spänningsregulatorer - har ni filter på in - och utgångar och hur ser de ut?

700Hz rippel kommer av svängning i regleringskretsen!

Jag har kört en del switch-regulator till µC och har aldrig lagt till något PI-filter på utgången, däremot ser jag till att alla kretsar är avkopplade och att switch-regulatorn har en lämplig utgångskondensator.

Jag ser inget om var din feed-back tas, om det är före eller efter filtret men jag är ganska säker på att det ska tas INNAN filtret.

>700Hz rippel kommer av svängning i regleringskretsen!

Jag tar FB före filtret, men det verkar som om filtret påverkar utgången på switch-kretsen högt anmärkningsvärt. Jag kollade signalen "före" filter (dvs direkt på utgången) med 10µH drossel och jämförde sedan hur det såg ut med 1Ω motstånd istället, Jag fick en bild på "med drossel" och det var inte fint: När jag sedan hade 1Ω motståndet så såg det ut på utgången ungefär som på andra sidan filtret, fast med en liten extra topp i början på "sågtanden".

Att kretsen gör ett "burst" och sedan tar en paus verkar vara helt enligt databladet. Själv tycker jag det skulle vara mindre rippel om den gjorde tätare men kortare stötar men dom har visst en anledning till att göra som dom gör.

Med de här låga strömmarna tror jag inte det spelar någon roll ifall det är ett 1ohm motstånd eller en bygel. Det blir som att du har två parallellkopplade 100nF kondensatorer på utgången.

Vilken switchfrekvens har omvandlaren?
kanske ligger den i närheten av resonansfrekvensen för L/C-filtret, och på så sätt "stör", på något vis. Jag får filtrets resonansfrekvensen till 159 kHz, enligt formeln f = 1/(2*pi*sqrt(L*C)).

Kommer att tänka på den här videobloggen, där Dave Jones designar en DC/DC-omvandlare. Han fick betydligt lägre rippel efter filtret. Minns inte ifall han dimensionerade filterkomponenterna, eller bara använde någon tumregel.
http://www.eevblog.com/2010/09/10/eevbl ... converter/

>Jag får filtrets resonansfrekvensen till 159 kHz

sedan har jag ju avkopplingskondensatorer vid kretsarna, kanske 6 x 100nF som antagligen bör räknas in.
Dessutom lade jag ju på en 47uF konding för att hitta nån lösning (och det blev ju bättre med den!) Med 47 uF så blir det 7.7 kHz...

Har du läst sidan 12 i databladet, om att använda keramiska kondensatorer på in/ut? Där finns även exempel på filter för inspänningen.

Hur ser övriga komponentvalen ut, värden kondensatorer på in/ut och induktansen osv?

verkar ju som att det inte ska vara något annat filter på utgången än en kondensator. Jag har designat för 1uF keramisk + 10 uF elektrolyt low ERC men slängde som sagt på en 47uF efter ettomsmotståndet. För stor kondensator verkar inte vara problem i alla fall - den tål hur stor kapacitiv last som helst eftersom switch-induktansen begränsar strömmen. Och någon extra induktans på utgången ska alltså inte behövas eftersom den inbyggda induktansen i switchen redan dämpar ändringar i strömmen.

värden
C in = 1 µF keramisk
C ut = 1 µF keramisk + 10 µF elyt
L = 680 µH

Men eftersom jag tänker belasta med max 15 mA (10 mA + marginal) så kan jag effektivisera kretsen genom att begränsa induktorströmmen med motståndet Rset. max induktorström är satt till 115mA, jag kan sänka den till omkring 30-40 mA tror jag. Jag ska göra det och se om det blir bättre.

Jag hade tänkt använda en ADC och för att undvika ripplet på matningen från ltc3632 använda en 3,0 volts lågbrus LDO som matning och referens till ADC:n (referensen är relativ, så den behöver inte vara exakt, bara stabil). Jag ska testa en LDO med 0.085 volts dropout - då har jag god marginal upp till 3.2 volt. (edit: felstavning NDO -> LDO)

Jag byggde efter en ritning i AoE och modifierade kopplingen en del för att
passa min förförstärkare. Lade bland annat till ett LC-filter på utgången som inte stjäl
någon spänning. Ripplet blir inte mycket att tala om. Fungerar jättebra.
15uH spolarna är små ferrit toroider (4A11) och kondingarna är vanliga
och inga speciella låg ESR. Strömmen som levereras är i storleksordningen
samma som dina krav.

Är det stor skillnad i rippel efter andra induktansen jämfört med första?
Jag hade lagt ännu en 10µH drossel plus en 100nH kondensator för den analoga delen på kortet helt utan resultat. Kanske 47µF även där skulle göra susen?

Det måste jag mäta upp i så fall för det kommer jag inte ihåg nu.
Men helt klart så har det LP-filtret väldigt låg brytfrekvens och
dämpar bra. Sedan sitter det en zener på utgången.

Jo, jag satte dit en zener på utgången "för säkerhets skull" på min omvandlare. Det var tur, för jag hade anslutit FB-ingången fel, så den hade antagligen matat på 30 volt till min processor om jag inte hade en 3,9V zener där. Nu stannade det på 4,5 volt / 50mA.

Jag har också designat lite SMPS och kan ge ett par tips om det vill bli för mycket bus.

* Se till att layouten är tight och fet runt GND-pinnen på IC:n, det gäller ingångskondensator, diod, utgångskondensator och nedre FB-resistor som skall mötas till GND så nära varandra som möjligt. Det kan bli stora switchströmmar även om uttagen ström är låg. De ger små spänningsfall i folien som sedan kan förstärkas i FB-kretsen.

* Tappen från FB skall ligga så nära FB-pinnen som möjligt.

* Välj keramiska kondensatorer intill IC:n och elektrolyter längre bort.

Men har du en del för hög spänning ut så kan du
ansluta en spänningsregulator, LDO kanske, och
så är allt rippel ur världen.

jesse skrev:Är det stor skillnad i rippel efter andra induktansen jämfört med första?
Jag hade lagt ännu en 10µH drossel plus en 100nH kondensator för den analoga delen på kortet helt utan resultat. Kanske 47µF även där skulle göra susen?

Jag testkörde med 1us pulser med 10us periodtid i LT-Spice.
A motsvarar signalen efter dioden över 10uF kondensatorn.
B signalen efter första 15uH spolen.
C signalen efter sista 15uH spolen.

Som synes så dämpar det många övertoner på ett bra sätt.
Filtret är på inga sätt optimalt och beräknat för att ha tex Bessel eller
Butterworth karaktär. Faktiskt så har det stygga toppar vid ca 10kHz men det
spelar inte så stor roll när switchfrekvensen är betydligt högre som i det här fallet.