Problem hałasu z regulatorem przełączania buck / boost

12

Projektuję urządzenie elektryczne do projektu badawczego (jestem doktorantem, ale niestety nie EE!). Więcej informacji na temat urządzenia można znaleźć na stronie http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

Ostatni prototyp miał problem z zasilaczem, dlatego próbowałem przezwyciężyć problemy, projektując nowy i lepszy. Ponieważ urządzenie jest zasilane z baterii litowo-jonowej, postanowiłem zastosować regulator przełączania buck / boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Zasadniczo zastosowałem referencyjną implementację (strona 1 arkusza danych) dla zasilacza 1A / 3,3 V, jak pokazano tutaj: (źródło: ulb.ac.be )schematyczny

Istnieją trzy oddzielne płaszczyzny uziemienia: PGND, pochodzące z akumulatora, GND, normalne uziemienie i AGND dla czujników analogowych itp.

To jest plansza, którą zaprojektowałem w Eagle. Zauważyłem już pewne odchylenia od projektu odniesienia, na przykład C3 i C4 powinny znajdować się znacznie bliżej LTC (U3): (źródło: ulb.ac.be )tablica

To jest wynik, który widzę na VCC (z obciążeniem lub bez, Vin = 4,7 V) Jak widać, Vpp jest ogromny! Jest mniejszy dla Vin <4,3 V, ale wciąż dość znaczny. (źródło: ulb.ac.be )kolce

Zrobiłem trochę prób i błędów, przesuwając C3 i C2 bliżej LTC i dodając kolejną 1µF ograniczenie do C7. To niewiele pomogło. Następnie zastąpiłem C7 kapslem 220µF zamiast 22µF wymienionym w arkuszu danych. Przy tym Vpp wynosi ~ 200mV. Jest to o wiele lepsze, ale wciąż daleko od tego, co podano w arkuszu danych. Dodatkowo dzieje się tak tylko w przypadku Vin> 4.3V; poniżej tego progu Vpp jest nadal powyżej 2 V. Wydaje mi się, że to zmiana w porównaniu do regulacji buck, ale tak naprawdę nie widzę, jak mogę to poprawić.

Teraz pytania:

  1. Zastanawiałem się, czy popełniłem błąd, który jest oczywisty dla wytrenowanego oka?
  2. Dlaczego Vpp jest tak ogromny, skoro hałas podany w arkuszu danych wynosi tylko 40mV?
  3. Czy istnieje inny sposób na rozwiązanie tego niż przypadkowe upuszczenie różnych kondensatorów wyjściowych?
arnuschky
źródło
Czy testujesz zasilacz z obciążeniem na wyjściu? Czy to obciążenie jest podobne do obciążenia, które będziesz mieć w normalnych warunkach użytkowania?
Photon
Tak, korzystałem z niego bez obciążenia.
arnuschky
Vpp wynosi ~ 200mA ” - Przypuszczalnie jest to literówka, a Vpp jest wyrażony w miliwoltach, a nie w milliAmperes. Jeśli nie, proszę wyjaśnić, co masz na myśli, dzięki.
Anindo Ghosh,
1
Oprócz USUWANIA szumu, jak go mierzysz. Gdzie leży twój zakres? Jeśli przesuniesz lunetkę, zmieni się wyświetlany szum. Staraj się umieścić uziemienie lunety możliwie jak najbliżej punktu sygnałowego. Wiadomo, że nadmiernie entuzjastycznie używa się krótkiego drutu od pierścienia uziemiającego na końcówce sondy do najbliższego uziemienia, więc długość przewodu gnd wynosi kilka mm.
Russell McMahon
1
Świetna informacja w tym pytaniu. OP arnuschky, czy mógłbyś naprawić powyższe linki do obrazów, aby zachować te informacje we wspólnocie?
smoothVTer

Odpowiedzi:

7

Myślę, że będziesz mieć problemy ze swoim układem. C3 / C4 MUSZĄ znajdować się bliżej pinu 1 (EDYCJA to powinno czytać piny 8/9, a nie piny 1) . Kiedy mówię bliżej, mam na myśli życie na tym! Ditto C7 - musi być rozbity na pinie 7. Teraz nigdy nie korzystałem z tej części, ale jest to standardowa procedura dla tego typu urządzeń.

Pomyśl o bieżących impulsach płynących z pinu 7 do C7 i długości toru między nim a układem scalonym - prawdopodobnie 20nH toru.

Powrót C7 do ziemi - dokąd zmierza? Wraca z powrotem do niewłaściwego bolca uziemienia (masa sygnału). Uziemienie C7 powinno być możliwie jak najkrótsze do pinów 5 i 13, bez naruszania przepisów dotyczących wkroczenia. I to powinna być twoja gwiazda dla kluczowania poza masą sygnału. Uziemienie sygnału powinno następnie przejść do elementów sprzężenia zwrotnego i nie może w ogóle przesyłać żadnego obciążenia ani prądu C7.

Odmówiłbym testowania tej płytki drukowanej, gdyby została mi przekazana. Przepraszam, że jestem nagły, ale są to złote zasady dotyczące przełączania obwodów: -

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Andy aka
źródło
Dziękuję za szybką odpowiedź. Przepraszam za podstawowe pytania, ale jestem tylko hobbystą, więc proszę o wyrozumiałość. :) Co to są „przepisy o wkroczeniu”? Czy masz źródło, w którym mogę przeczytać informacje w tle? Nie rozumiałem też „dedykowanej trasy Kelvina” wymienionej w arkuszu danych? Czy to tylko oddzielna ścieżka o mniejszej szerokości śladu? Spróbuję przekierować planszę jutro, używając twoich sugestii.
arnuschky
3
@arnuschky Nie ma problemu. Przepisy dotyczące wkroczenia na teren - po prostu moje poczucie humoru i próba powiedzenia, że ​​zwierciadło linii urządzeń = doprowadzenie urządzenia do pinu na chipie. Trasa Kelvina jest żargonem technologii liniowej, co oznacza użycie oddzielnej ścieżki do punktu gwiazdy i zasadniczo ten punkt gwiazdy jest połączeniem styku 5 i podkładki pod spodem (13). Przed zmianą trasy należy wypróbować kilka rzeczy. Wypróbuj ceramikę 10uF w dwóch miejscach - styk 7 do styku 13 (pod spodem może wywiercić otwór, aby wprowadzić drut) i styk 1 do styku 5/13 - być może użyj tej samej techniki. Spróbuj i zobacz, czy to się poprawi.
Andy aka
1
Dwa spalone palce później ... Pierwszą rzeczą było poprawienie uziemienia C3, C4 i C7. Lutowałem kondensatory elektrolityczne bezpośrednio nad pinami. Ścieżki były długie, ponieważ mogłem zmieścić tylko elementy przelotowe, ale zależność hałasu od Vin zniknęła. Vpp wynosiła około 900mV. Następnie usunąłem te zaślepki i przylutowałem ceramikę 10µF po drugiej stronie (wiercenie otworu), jak zaproponował Andy. Vpp spada do 350 mV, i to nawet bez ograniczeń wejściowych! Dodanie C2, C3 (ceramiczne nasadki 1µF i 10µF) z tyłu pin8 / 9 daje Vpp ~ 100mV. Dodanie 10µF z pin1 do pin3 niewiele się zmieniło.
arnuschky
Nakładka, którą dodałem przez wywiercenie otworu, znajdowała się między pinem 7 a pinem 13 / płaszczyzna PGND. Następnie dodałem elca 22µF z tyłu, co niczego nie zmieniło. Właśnie zobaczyłem, że poprosiłeś mnie o dodanie 10µF z pin1 do pin5 / 13. Zrobiłem to teraz, niewiele się zmieniło.
arnuschky
2
@ JesúsCastañé Jestem w błędzie, ale ty też jesteś !!! piny 8 i 9 to piny Vin, do których muszą być blisko, a te podłączają się do pinu 1
Andy aka