Die Ausgangsspannung des Buck-Boost-Wandlers fällt mit der Zeit ab

Ich habe einen TPS61222 Buck-Boost-Spannungswandler in einer Schaltung, die eine 3,7-V-Batteriequelle auf 5 V aufladen soll. Die Ausgangsspannung liegt jedoch konstant unter 5 V – das Scoping zeigt ein 4-V-Signal mit Spitzen bis zu 6 V bei etwa 90 kHz und niedrigem Arbeitszyklus.

Die Stromaufnahme beträgt 56 mA nominal (in den Konverter). Der Konverter versorgt einen Ladungspumpen-Wechselrichter mit Strom, um zusammen mit einer Reihe anderer Geräte -5 V zu erzeugen. Die Spannung am Feedback-Pin sollte 0,5 V betragen, mit einer Toleranz von etwa 13 mV (gemäß Datenblatt) - der angezeigte Wert liegt eher bei 0,35-0,42 V.

Vollständiger Schaltplan und PCB-Layout sind hier

Sie müssen mehr Messungen durchführen und präsentieren, z. B. tatsächliche Wellenformen, präzise Gleichspannungsmessungen usw.
@PlasmaHH Während ich Ihren Standpunkt verstehe, kann ich keine richtig charakteristischen Wellenformen erhalten, da sie sich ständig ändern, es ist nur die vage Form, die konsistent ist. Gleiches gilt für die Gleichspannungen – sie driften mit der Zeit, sodass keine genaue Messung vorgenommen werden muss
genau das ist der Punkt, um uns zu zeigen. Wenn zB die Referenzspannung driftet, dann ist es kein Wunder, dass alles andere folgt.
Wie hoch ist die Strombelastung des Buck-Wandlers? Zu viel oder zu wenig Stromaufnahme kann zu Fehlverhalten führen.
@Brendan Simpson Die Last beträgt je nach angeschlossenen Sensoren ca. 40-50 mA. An der Versorgungsspannung bin ich. Mit (3.7) sollte ich 200 mA ziehen können
@Mauvai Hast du darauf geachtet, die Layoutvorschläge im Datenblatt zu befolgen? (Außerdem habe ich vorhin Buck gesagt, ich meinte Boost). Können Sie den Ausgang im Leerlaufmodus (ohne Last) überprüfen? Haben Sie geeignete Komponenten für den Regler ausgewählt (insbesondere Induktor und Kappen)?
@Brendan Simpson Die Layoutvorschläge wurden mehr oder weniger genau befolgt, zusammen mit den Komponenten - über spezifiziert und was empfohlen wurde. Open Load kann ich leider nicht einchecken. Unsere derzeit am besten funktionierende Theorie ist, dass der Ausgangskondensator nicht groß genug ist und die Ladungspumpenlast Probleme verursacht. Gibt es eine Relevanz für diese Theorie?
Ja, Sie können (meistens) immer mehr Entkopplung hinzufügen. Wenn Ihre Ausgangskappe nicht groß genug ist, um die durch das Schalten der Ladungspumpe verursachten Lastspitzen zu bewältigen, würde die Ausgabe Ihres Aufwärtswandlers beschissen aussehen. Versuchen Sie, eine große Masse von 10u mit einigen kleineren 100n, niedrigem ESR, parallelen Kappen und "geografisch" lokal zu den Lasten hinzuzufügen.
@Brendan Simpson, dieses Setup ist bereits vorhanden, lokale 100n-Caps und alles, weshalb ich neugierig bin, wie das das Problem sein könnte. Ich muss morgen mehr Ausgangskapazität ausprobieren
Könnten Sie versuchen, die Ladungspumpe zu entfernen, um die Leerlaufleistung des Aufwärtswandlers zu messen?

Antworten (1)

Sie versuchen, eine Ladungspumpe von einem anderen Schaltgerät aus zu betreiben. Im Allgemeinen ist es am besten, diese Art von Gerät nicht am Ausgang dieses Wandlertyps zu betreiben, wenn die Kapazitäten und Schaltfrequenzen nahe beieinander liegen. Der TPS61222 ist zur Regulierung auf Spannungsrückkopplung angewiesen, und Ihr LM2663 stellt eine Last bereit, die sich mit ihrer Schaltfrequenz ändert.

Ich würde versuchen, die Ladungspumpe, die Ihre negative Spannung erzeugt, als erste Wahl direkt von VBatt zu betreiben. Wenn dies völlig inakzeptabel ist, können Sie dem Rückkopplungspunkt des Aufwärtswandlers eine Obergrenze hinzufügen, obwohl dies die Reaktion des Wandlers auf Änderungen der Eingangsspannung und der Ausgangslast verlangsamt und möglicherweise ein Über- und Unterschwingen verursacht.

Das macht sehr viel Sinn, danke. Ich kann die Ladepumpe nicht über die Batterie betreiben, da ich -5 V benötige, 3,7 reicht nicht aus. Schlagen Sie eine Kappe zwischen dem Feedback-Pin und der Ausgangsspannung oder dem Feedback-Pin und Masse vor?
Rückkopplung zur Erde mit einer viel längeren Zeitkonstante als die Schleifenzeitkonstante. Ihr Aufwärtswandler reagiert auf Lasterhöhungen, indem er das PWM-Tastverhältnis erhöht, wodurch die Ausgangsspannung erhöht wird. Vermeiden Sie einen zweiten Umschalter, der auf einem ersten läuft, da der Eingang des zweiten Umschalters eine negative dynamische Impedanz hat. Beim Erhöhen der Spannung am Eingang steigt der Eingangsstrom nicht wie bei einer passiven Last; es nimmt tatsächlich ab. Ich kann sehen, dass es in Ihrem Design spät ist, aber ich würde die Flyback-Topologie für einen Umschalter in Betracht ziehen, wenn Sie mehrere Polaritäten und Ausgänge benötigen.
Für ein Update - ich habe einen 100-nF-Kondensator über den 110-k-Widerstand (RDC2) gelegt, und während er die durchschnittliche Spannung auf ~ 5 V brachte, stieg der Ausgang immer noch bei etwa 90 kHz. Das Hinzufügen einer 47uF-Kappe über dem Ausgang (für insgesamt 57uF, weit über den empfohlenen 10uF), reduziert die Spannungsschwankung enorm (wenn auch nicht vollständig). Es erhöhte jedoch die durchschnittliche Ausgangsspannung auf 5,3 V, was unerwünscht war. Die Spannung am Feedback-Pin beträgt jetzt sehr stabile 513 mV
Möglicherweise können Sie aus Ihrer Ladungspumpe einen Spannungsverdoppler machen und direkt von VBatt aus laufen. Ich würde mir Sorgen machen, dass der große Kondensator in der Rückkopplung die Lastregelung beeinflusst.
Glücklicherweise versorge ich fast ausschließlich Operationsverstärker mit Strom, sodass die Leistungsregelung kein Problem darstellt. Ich bin ziemlich genau dort, wo ich sein muss, denke ich.
Die Ausgangsspannung des Buck-Boost-Wandlers fällt mit der Zeit ab
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