Какие значения R, C использовать в RC-демпфере, чтобы уменьшить выходной звон в импульсном стабилизаторе?

Я использую простой понижающий преобразователь (AP3211) для преобразования 5–12 В в 3,3 В.

Проблема, которую я пытаюсь решить, - это выходной сигнал. На выходе вижу звон ПП 800мВ, с частотой 185МГц. Я читал подробности о том, что я мог бы использовать демпфер RC, чтобы уменьшить звон.

Некоторые ссылки, которые я нашел:

http://www.ti.com/lit/an/slyt465/slyt465.pdf

onsemi.com/pub_link/Collateral/TND396-D.PDF

Диод Шоттки имеет емкость перехода 120 пФ. В нескольких разных статьях используется несколько иной подход к расчету значений R и C для демпфера, однако я пришел к следующим значениям:

R = 7 Ом C = 270 пФ

У меня такой вопрос: если меня не волнует энергопотребление (в некоторой степени и недостаточное для использования линейного регулятора), могу ли я использовать более низкий R и более высокий C, чтобы еще больше уменьшить звон? Если да, то каковы подходящие значения для R и C?

Схема, показывающая RC демпфер в КРАСНОМ цвете

У вас есть схема?
Если вас не волнует энергопотребление, используйте линейный стабилизатор. Есть ли у них эталонные макеты, которым вы можете следовать?
Где планируете ставить демпфер - покажите схему.
Очень редко приходится использовать снабберную сеть для стабилизации этих коммутаторов. Вы уверены, что у вас правильные входной (C1) и выходной (C2) конденсаторы? Это типы с низким ESR? Соответствует ли схема рекомендованной производителем?
Я прикрепил схему. Я почти точно следовал эталонному приложению. Я использую конденсаторы 0805 MLCC с низким ESR и рекомендуемые детали. Компоновка практически идентична предложенной в примечании к приложению на печатной плате.
@AdamB, можете ли вы прикрепить «трассировку области»? Какая у вас нагрузка на выходе?
185 МГц? Это артефакт измерения. Явлениями такой частоты в DCDC являются время нарастания переключения, зарядка конденсатора и т. д. Если вы действительно их видите, возможно, схема плохая или вы действительно видите радиопомехи.
Для уверенности выложите, пожалуйста, скриншот осциллографа. При этом измерение необходимо проводить с очень коротким проводом заземления, не более 1 см. Для этого оберните провод или припой вокруг щупа и коснитесь выходного конденсатора с обеих сторон.
Установка там демпфера сводит на нет весь смысл использования импульсного стабилизатора. Вы уверены, что это не 185 кГц?
Вы видите компонент 185 МГц на выводе Vout? Отображается ли он на анализаторе спектра (если он у вас есть)? Есть некоторые формы артефактов измерения, которые имеют схожие проявления.

Ответы (2)

Что же касается снуберов...

Если вы хотите поглотить как можно больше мощности шума, C в демпфере должно быть достаточно большим, чтобы его импеданс был близок к 0 и был намного меньше, чем R на интересующей частоте. Сопротивление R должно быть согласовано с импедансом источника шума, если вы хотите поглотить максимальное количество энергии от этого источника.

1/(2 * пи * 185 МГц * 120 пФ) = 7,17 Ом.

Таким образом, ваш резистор на 7 Ом оптимален. Единственное улучшение, которое вы можете внести в снаббер, — это увеличить емкость конденсатора на 270 пФ. Но будьте осторожны, чтобы резонансная частота нового конденсатора в несколько раз превышала вашу частоту шума 185 МГц.

В общем...

800 мВ пульсации, на мой взгляд, кажутся чрезмерными. Если у вас достаточно емкости на выходе регулятора, вы не должны видеть таких сильных пульсаций. Я бы попробовал добавить больше керамических конденсаторов на выходе стабилизатора.

Если этого недостаточно, то фильтр нижних частот, состоящий из катушки индуктивности 10 нГн, конденсатора 10 мкФ и резистора 63 мОм, образует фильтр нижних частот второго порядка с частотой среза 3,16 МГц. Это должно по существу устранить весь ваш шум на частоте 185 МГц. При проектировании фильтра убедитесь, что R > SQRT (4 * L / C), чтобы предотвратить звон, и убедитесь, что C имеет достаточно высокую рабочую частоту (или используйте несколько конденсаторов параллельно, чтобы получить то, что вам нужно).

Любой звон в коммутируемой линии происходит из-за индуктивности и паразитной емкости, а основным виновником паразитной емкости является MOSFET внутри микросхемы AP3211. Он может иметь емкость исток-сток 100 пФ, и когда устройство размыкается (каждый цикл), катушка индуктивности (4,7 мкГн) резонирует с этой емкостью. Резонансная частота (при использовании 100 пФ и 4,7 мкГн): -

1 2 π л С = 7,3 МГц, т.е. далеко не 185 МГц.

Получение резонансного пика на частоте 185 МГц означает, что внутренняя паразитная емкость составляет крошечные 0,2 пФ (и это маловероятно).

По сути, мой ответ заключается в том, чтобы подробно изложить ваши наблюдения о том, что вы видели или измеряли. Я также добавлю, что установка демпфера там, где вы предлагаете, бессмысленна, потому что это лишает смысла импульсный стабилизатор.

Индуктивность, которая вызывает фронтальный звон в переключающих преобразователях, обычно представляет собой паразитную индуктивность контура переключения и источника питания (например, D1, AP3211 MOSFET, C1). Обычно это диапазон нГн, а 6,2 нГн немного лучше соответствует цифрам и ожиданиям.
@ W5VO не соответствует действительности - катушка будет резонировать с емкостью полевого МОП-транзистора, когда оставшаяся энергия индуктора больше не может создавать достаточно низкое напряжение, чтобы заставить обратный диод работать. С этого момента, пока мосфет снова не включится, он звонит из-за этих компонентов.
Мы не знаем, каковы условия нагрузки (и у нас нет изображений осциллографа), поэтому трудно с уверенностью сказать, что происходит. В техническом описании AP3211 вообще не упоминается о работе в прерывистом режиме или работе с малым током. Если вы правы, эта проблема проявляется только при легких нагрузках. В противном случае это ухудшится с более высоким током индуктора.
Хотя это, безусловно, может быть артефактом измерения или ошибкой, и я согласен с вашей оценкой, что с катушкой индуктивности 4,7 мкГн вы не получите частоту около 185 МГц. Я также считаю, что в цепи есть и другие резонансные контуры, и при определенных обстоятельствах они могут сработать.
@Andyaka, если ставить демпфер там, где я предлагаю, бессмысленно, то почему это обсуждается здесь: fairchildsemi.com/application-notes/AN/AN-4162.pdf
@adamb, это статья о синхронных понижающих регуляторах. Устройство в вашем вопросе не синхронное. Время опубликовать снимки, чтобы это можно было доказать так или иначе.
@Andyaka Хотя статья может содержать синхронные преобразователи, наблюдаемый в ней звон является результатом быстрого переключения и паразитных индуктивностей. Учитывая, что диод Шоттки использовался вместе с преобразователем, переключающимся на частоте 1,4 МГц, я не удивлюсь, увидев похожие формы сигналов напряжения.
@ W5VO оператор должен опубликовать снимки прицела, чтобы это можно было прояснить. Связанная статья, безусловно, посвящена включению верхнего полевого транзистора и связанному с этим звону, но, учитывая всю эту шумиху, кто знает, что было действительно измерено и как выглядит форма волны.
Какие значения R, C использовать в RC-демпфере, чтобы уменьшить выходной звон в импульсном стабилизаторе?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v