Насколько нестабильным может быть цифровое напряжение питания?

Я пытаюсь выбрать лучший (экономичный, компактный, надежный) преобразователь постоянного тока для преобразования 24 В -> 5 В для моего устройства. В будущем планирую перейти на 3.3В.

Устройство состоит из микроконтроллера, нескольких логических микросхем, приемопередатчика RS485 и нескольких светодиодов.

Мне нужно максимум 300мА на 5В.

Пока я протестировал три установки:

LM2576 , работающий на частоте 57 кГц. Индуктор 680 мкГн, входной конденсатор 330 мкФ, выходной конденсатор 1000 мкФ. Тем не менее, эта установка довольно большая. Большая катушка индуктивности, два очень больших конденсатора и преобразователь D2PAK занимают слишком много места на плате. Оригинальная микросхема довольно дорогая и рассчитана на гораздо более высокие токи (3А), чем мне нужно (300 мА).

Mornsun B2405S-1W , встроенный DC-DC, 100 кГц, входной и выходной конденсатор 220 мкФ. Это почти идеально, но входное напряжение не должно отличаться более чем на 10% от 24В. Также нет версии на 3,3 В. Он изолирован (то, что мне не нужно), и его довольно сложно купить. В техническом описании рекомендуется электролитический конденсатор 22 мкФ на выходе, который также занимает некоторое пространство.

RT8259 , это была моя последняя попытка. Он разработан, чтобы быть довольно дешевым и эффективным. Он достаточно эластичен, чтобы обеспечить 5 В и 3,3 В. В техническом описании рекомендуются керамические конденсаторы на выходе 22 мкФ, на входе 10 мкФ и катушка индуктивности 6,8 мкГн. Я использовал катушку индуктивности 10 мкГн. Отсутствие электролитического конденсатора было для меня преимуществом. Он работает на частоте 1,4 МГц. Я использовал маленькую катушку индуктивности CD32 и диод SS31.

Проблема в том, что с RT8259 я получаю очень нестабильное выходное напряжение:

1

Для сравнения - от LM2576:

2

и от B2405S-1W:

3

Что я пытался сделать:

Я попытался добавить керамические конденсаторы 100 нФ, танталовые конденсаторы 4,7 мкФ на выходе RT8259, но изменений НЕТ.

Схема точно такая же, как в даташите.

Вопросы:

  • Насколько плохо такое напряжение для питания цифровых схем, как у меня? Как улучшить выходное напряжение?
  • Если увеличить индуктивность, должно помочь?
  • Что произойдет, если индуктивность станет слишком высокой/низкой?
Похоже, что вы получаете ток заряда, просачивающийся в ваше напряжение обратной связи. Вы заметили рекомендуемую разводку печатной платы в техническом описании? Как и где вы привязали землю обратной связи к земле сильного тока? И я бы посоветовал вам нужен выходной конденсатор. richtek.com/assets/product_file/RT8259/DS8259-03.pdf
Вам нужно указать свою нагрузку и ток
@Джек Кризи. Как я уже говорил, схема практически такая же, как и в даташите. Конечно есть выходной конденсатор.
@laptop2d Я сказал, что мне нужно до 300 мА при 5 В. Я протестировал преобразователь с нагрузкой от 0 до 100 мА, выходное напряжение практически не изменилось.
Покажите, пожалуйста, макет Richtek. Даже если вы говорите, что он идентичен даташиту, покажите его. Кроме того, как вы это прощупываете? Если вы используете длинный зажим типа «крокодил» на щупе прицела, он может улавливать шум.

Ответы (3)

Обновлять

Проблема скорее всего не в подборе компонентов, а в шуме от неэкранированной катушки индуктивности.

Я старался сделать макет как можно меньше и выбрал неэкранированную катушку 3 мм x 3 мм.

Расположение:

Макет

Я соединил индуктор с несколькими проводами и повернул его в другом направлении. Выходная пульсация изменилась на:

Что дает пульсации менее 10 мВ.

Да, неэкранированная катушка индуктивности может быть проблемой. Схема у вас хорошая, но есть одна ошибка: выход 5В нужно брать прямо на выходной конденсатор (левый верхний угол), а не на катушку индуктивности. В вашей схеме индуктивность трассы, включенная последовательно с крышкой, значительно уменьшит ее способность отфильтровывать ВЧ пульсации.
Какова форма магнитного поля индукторов? Должен ли я повернуть его, отодвинуть или выбрать полностью экранированный индуктор?
Экранированные лучше. Можете показать свой даташит?
Я все еще ищу возможность исправить текущее устройство

ОК... Я сделал для вас кое-какие покупки: в Mouser доступны следующие экранированные катушки индуктивности, и они должны излучать меньше, чем та, что у вас есть.

http://www.mouser.com/ds/2/54/RU2016-778241.pdf http://www.mouser.com/ds/2/281/product-1023196.pdf

Однако есть проблемы с компоновкой:

1) Как я уже сказал в своем комментарии, расположение входного конденсатора, диода и выходного конденсатора очень удачное, так как их контакты GND расположены очень близко друг к другу и будут удерживать высокочастотные токи в плоскости GND в очень узкой петле.

Однако выход 5 В берется сразу после катушки индуктивности, что неверно. Его следует брать после конденсатора. Индуктивность дорожки от катушки индуктивности до выходного конденсатора суммируется и снижает эффективность фильтра, что приводит к увеличению шума.

Первая опубликованная вами трасса с шумным выходным напряжением не очень похожа на индуктивную связь для меня. Поскольку ток индуктора является пилообразным, он должен соединить пилообразный материал с вашими измерениями, но это не так.

Вполне возможно, что уменьшение шума, которое вы видите, добавляя провода для поворота катушки индуктивности, на самом деле связано с добавлением нескольких нГн к паразитной емкости катушки индуктивности, что улучшит фильтрацию выходного конденсатора.

2) Давайте посмотрим на обратную связь. Я не знаю, продолжает ли дорожка 5 В в правом нижнем углу двигаться вправо... но если это так, то напряжение в этой точке будет 5 В, однако оно будет выше в нижней левой дорожке 5 В.

3) Резисторы обратной связи находятся прямо над шумными линиями данных... Готов поспорить, что посылка цифровых сигналов по вертикальным синим дорожкам нарушит выход вашего регулятора.

0) Я уже купил несколько новых катушек индуктивности от mouser, но мне нужно подождать до понедельника, чтобы протестировать их. 0) Когда я перемещаю или изгибаю катушку индуктивности в сторону RT8259, пульсации начинают расти. Когда я отодвигаю его, оно уменьшается до 10 мВ. 1) Все детали, требующие +5В, находятся ниже катушки индуктивности. Если бы я брал питание непосредственно от конденсатора, мне пришлось бы направить его ниже катушки индуктивности. Моя следующая идея - поменять местами индуктивность и выходной конденсатор, должно быть лучше.
2) Да, идет до конца доски. Я сделал это таким образом, чтобы обеспечить поток заземления к DCDC. 3) Эти линии управляют сдвиговыми регистрами, которые устанавливают реле. 99,999% времени не будет тактового сигнала / никаких изменений данных

Пока схемы чисто цифровые, пары десятков мВ должно хватить. Когда у вас есть аналоговые схемы, такая пульсация может иметь серьезные последствия.

Насколько нестабильным может быть цифровое напряжение питания?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v