Kostengünstiges Buck-SMPS mit IC AOZ1284 - 5 V x 4 A - Werte für COMP-Pin

Ich möchte einen Abwärtswandler basierend auf dem IC AOZ1284PI von Alpha & Omega Semiconductor verwenden. AOZ1284PI ist ein kostengünstiger Abwärtsregler. Bei Digikey kostet er beispielsweise 0,51 USD bei 500 USD, während der TPS54340 von Texas Instruments 2,53 USD bei 500 USD kostet. Der IC unterstützt einen kontinuierlichen Ausgangsstrom von bis zu 4 A, daher möchte ich ihn verwenden, um eine 12-V-Schiene auf eine 5-V-Schiene zu reduzieren 4A zu liefern. Unten sind die Parameter, die ich verwendet habe, um die Berechnungen mit den im Datenblatt gezeigten Gleichungen durchzuführen. Ich habe RC mit 180 kOhm und CC mit 1,5 nF berechnet. Ich möchte fragen, ob jemand diese Berechnungen überarbeiten und prüfen kann, ob diese Werte wirklich geeignet sind, der Wert von CC und RC im Schaltplan, der mit dem COMP-Pin verbunden ist.

Datenblatt: http://www.aosmd.com/res/data_sheets/AOZ1284PI.pdf

Parameter:

  • Vfb = 0,8 V
  • Vaus = 0,8 + (0,8 * 1800/330) = 5,15 V
  • Iout = 4A
  • CO = 141 uF
  • COesr = 5 mOhm
  • Induktor = 4,7uH 8x8x4mm (SRN8040TA-4R7M). Strom 5,8A. Sättigung 6,7A
  • FSW = ca. 1MHz (47K 1% Widerstand)
  • fc = 30 kHz (Übergangsfrequenz) oder vielleicht 5 kHz, wenn besser
  • Vin = 12 V
  • RL = 5,15 V / 4 A = 1,28 Ohm (Datenblätter geben RL an)

Berechnungen:

  • fp1 = 1 / (2pi * CO * RL)
  • fp1 = 1 / (6,28 * 141 µF * 1,28 Ohm)
  • fp1 = 1 / (6,28 * (141*10^-6) * 1,28)

  • fp1 = 882,2

  • fz1 = 1 / (2pi * CO * esrCO)

  • fz1 = 1 / (2pi * 141 uF * 5 mOhm)
  • fz1 = 1 / (6,28 * (141*10^-6) * (5*10^-3))

  • fz1 = 225866,2

  • RC = fc * (VO/VFB) * ( (2pi * CO) / (GEA*GCS) )

  • RC = 30000 * (5,15/0,8) * ( (6,28 * (141 * 10^-6)) / ((200 * 10^-6) * (4,5)) )
  • RC = 190009,25

  • RC = 180K ...

  • CC = 1,5 / (2pi * RC * fp1)

  • CC = 1,5 / (6,28 * 180000 * 882,2)
  • CC = 1,5 * 10 ^ -9
  • CC = 1,5 nF ...

Dann endlich

  • fp2 = GEA / (2pi * CC * GVEA)
  • fp2 = (200*10^-6) / (6,28 * (1,5*10^-9) * 500)

  • fp2 = 42,4

  • fz2 = 1 / (2pi * CC * RC)

  • fz2 = 1 / (6,28 * (1,5*10^-9) * (180000))
  • fz2 = 589

Schamatic:

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Unten zeige ich mein aktuelles Layout von der obersten Ebene:

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Auf der untersten Schicht habe ich einen guten Boden arm.

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Grüße.

EDIT1 Schema und Layout, nachdem Benutzer Verbal Kint auf die Frage geantwortet hat. 12 V Eingang, 5 V Ausgang bei 4 A

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Ein 30-kHz-Frequenzweichenziel ist ziemlich aggressiv, und es ist nicht möglich, dies zu kommentieren, ohne die Steuerung-zu-Ausgangs-Reaktion Ihres Abwärtswandlers mit den ESRs der Kappen zu haben. Außerdem müssen Sie die Schleife mit einem Kompensator vom Typ 2 kompensieren, nicht mit einem Kompensator vom Typ 2a, wie es Ihre Konfiguration impliziert, es sei denn, es gibt einen internen Pol in diesem Chip (was ich bezweifle). Es impliziert auch, dass der Operationsverstärker bei 30 kHz über eine ausreichende OL-Verstärkung verfügt, und angesichts des schlechten Datenblattinhalts weiß ich nicht, wie Sie dies überprüfen können.
Welcher Übergangsfrequenzbereich wäre Ihrer Meinung nach geeigneter? 30Khz müssen eigentlich nicht sein.
Gemäß der Datenblattzeichnung der typischen Anwendungsschaltung gibt es nur eine Kappe und einen Widerstand in Reihe am COMP-Pin. Es gibt keine Kappe zwischen COMP-Pin und GND.
Nun, ich habe das Datenblatt gesehen und es ist schwierig, weniger Informationen zu geben : ) Eine zweite Kappe. über den R C Netzwerk ist notwendig, um die Verstärkung bei hoher Frequenz abzusenken. Eine vernünftigere Trennfrequenz liegt wahrscheinlich zwischen 1 kHz und 10 kHz, abhängig von Ihrer Erfahrung mit dieser Übung.
Hallo Danke für deine Hilfe. Ich habe weder ausreichende Kenntnisse, um die RC-Werte noch den Wert der Obergrenze über der RC (die ich CP nennen werde - parallele Obergrenze) sicher zu machen. Ich werde diese zweite Kappe auf meinem Layout hinzufügen. Frage: Können Sie bei einer Übergangsfrequenz von 5 kHz den Wert des Kompensationswiderstands und der Kondensatoren berechnen? Es sind keine perfekten Berechnungen erforderlich, ich möchte diese Werte nur wissen, um erste Tests durchzuführen. Ich habe ein Musterbuch von Kondensatoren und Widerständen 0603 mit fast allen handelsüblichen Werten, um Tests durchzuführen.
Überprüfen Sie den Schaltplan auf dem Beitrag erneut, ich habe ihn aktualisiert.

Antworten (1)

Wie ich in den Kommentaren sagte, benötigen Sie vor dem Versuch, einen Konverter jeglicher Art zu stabilisieren, seine Steuer-zu-Ausgangs-Übertragungsfunktion. Das Problem dabei ist, dass das Datenblatt dieses Alpha- und Omega-Chips so beredt leer ist, dass es schwierig ist, herauszufinden, was seine Interna sind. Wie auch immer, ich habe einen Schaltplan mit Elements, der kostenlosen SIMPLIS-Demoversion, aufgenommen, in der ich die Ausgangskappen enthalten habe. ESRs und der Induktorwiderstand:

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Der Chip kann bis zu 6 A schalten bei einem 0,22- Ω internen Sense-Widerstand und es gibt wahrscheinlich eine interne Steigungskompensation, aber es gibt keine Details. Um diesen Kerl zu entschädigen, habe ich automatisierte Berechnungen, wie in dem Buch gezeigt, das ich vor einiger Zeit geschrieben habe:

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Anhand der Simulation prüfen Sie zunächst, ob der Arbeitspunkt in Ordnung ist, d. h. der Wandler regelt und liefert 5 V aus der 12-V-Eingangsquelle:

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Die Schaltung schaltet mit 1 MHz und liefert 4 A an die Last. Die Rückkopplungsspannung beträgt etwa 900 mV und wir können jetzt die Übertragungsfunktion von der Steuerung zum Ausgang extrahieren:

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Wenn wir eine 10-kHz-Übergangsfrequenz auswählen, extrahieren wir die folgenden Daten aus dem Diagramm: die Größe bei F C beträgt –5,8 dB, während die Phase –82° beträgt. Geben Sie diese Daten in das automatisierte Blatt ein und führen Sie die Simulation erneut aus. Sehen Sie sich die kompensierte Look-Verstärkung an und überprüfen Sie, ob sie in Ordnung ist:

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Au! Perfekt, eine 10-kHz-0-dB-Trennfrequenz mit dem gewünschten 70°-Phasenabstand. Ein felsenfestes Design für diesen Betriebspunkt. Sie müssen nun verschiedene Situationen untersuchen (Laständerungen, Änderungen der Eingangsspannung, Ausgangskapazitätswert und ESR-Streuung usw.), um sicherzustellen, dass die Stabilität in keiner dieser Situationen auf dem Spiel steht, aber für ein einfaches Projekt sollte es gut funktionieren. Die berechneten Komponentenwerte für den COMP-Pin sind: R 2 = 76.4 k Ω , C 2 = 55 P F Und C 1 = 835 P F . Sie können diese Werte natürlich auf die nächsten normalisierten Werte runden. Viel Glück mit diesem Design!

Vielen Dank für Ihre Arbeit, ich schätze Ihre Hilfe sehr. Um es klar zu sagen, auf meinem Schaltplan werde ich RC = 82K (1%), CC = 820pF (NP0 5%) und CP = 56pF (NP0 5%) machen, ist das in Ordnung? Ich habe aktualisierte Schaltpläne und PCB-Layouts am Ende des Themas hinzugefügt, bitte überprüfen Sie sie jetzt. Ich habe die CP-Obergrenze zum Layout hinzugefügt. Eine andere Frage: Wenn ich einen Eingangsbereich von 10 bis 32 V anstelle von 12 V festlegen möchte, wären die Werte dieser Komponenten unterschiedlich, oder? Oder sollte die Schaltung auch mit den von Ihnen angegebenen Werten problemlos funktionieren? Danke noch einmal.
Kein Problem, freut mich, wenn ich helfen konnte. Da es sich um eine Strommodussteuerung handelt, sollte sie ziemlich unempfindlich gegenüber Schwankungen der Eingangsspannung sein. Auch wenn sich der Betriebsmodus ändert (CCM zu DCM in Highline), erwarte ich keine Probleme. Viel Glück.
CP- und CC-Werte sind auf dem Schaltplan der Unterseite korrekt? Nur um sicherzugehen, vielleicht habe ich sie vertauscht
Sie sehen für mich ok aus.
OK. Nochmals vielen Dank. Extrem gute Arbeit. Grüße.
Was ändert sich, wenn Sie R3 von 1,7 Ohm auf 1,2 Ohm ändern? R3 scheint die Last zu sein. 5 V / 1,7 R = 2,94 A. 5 V / 1,2 R = 4,16 A. Bleiben die Vergütungsbestandteile auf den von Ihnen errechneten Werten?
Ein im Strommodus betriebener Abwärtswandler ist ein ziemlich stabiles System. Eine Änderung der Ausgangslast in den vorgeschlagenen Proportionen hat keinen Einfluss auf die Stabilität. Theoretisch ist genügend Spielraum vorhanden.
Wenn ich die Ausgangsspannung auf 4,1 V ändere (indem ich den oberen Rückkopplungswiderstand von 1800 Ohm auf 1330 Ohm ändere), könnte ich in diesem Fall dieselben Kompensationswerte verwenden, die Sie berechnet haben?
Kostengünstiges Buck-SMPS mit IC AOZ1284 - 5 V x 4 A - Werte für COMP-Pin
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