Messung des Rauschens von Aufwärtswandlern/invertierenden Wandlern

Ich habe mit TPS65130 einen Aufwärts- / Umkehrwandler gebaut. Die Ausgangsspannung beträgt +15V und -15V. Unten ist ein Bild des Schaltplans:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich weiß, dass die Schaltpläne ein Zenerdiodensymbol zeigen, aber das ist nur ein Fehler. Ich verwende eine Schottky-Diode. Außerdem ist die Basis von U37 nicht angeschlossen, weil ich einen Null-Ohm-Widerstand über R50 habe. U41 ist ein LT3094 und U42 ist ein LT3045, sie sind beide Linearregler, die zum Filtern von Rauschen verwendet werden. Was ich versuche, ist, das Rauschen des Netzteils zu messen. Hier ist das Verfahren, das ich befolgt habe, um das Rauschen dieses Netzteils zu messen:

  1. verwendet eine 1:1-Sonde, die eine maximale Bandbreite von 35 MHz hat.
  2. verwendete eine Bandbreitenbegrenzung von 20 MHz auf dem Oszilloskop.
  3. anstelle des langen Massekabels eine Massefeder verwendet. Ich habe auch sichergestellt, dass nichts anderes an das Oszilloskop angeschlossen ist, das Gleichtaktrauschen aufnimmt.
  4. Ich habe direkt am Ausgangskondensator C152 für den Boost und C179 für den Wechselrichter gemessen.
  5. Der Laststrom beträgt 80mA.
  6. AC-Kopplung.

Das Problem ist, dass ich ein seltsames Überschwingen und Unterschwingen bemerkt habe. Das erste Bild zeigt, was ich sehe, wenn ich direkt über C152 messe, was die positive Versorgung ist:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Das nächste Bild sehe ich, wenn ich über C150 nach dem Linearregler messe: Geben Sie hier die Bildbeschreibung einDas nächste Bild sehe ich, wenn ich über C179 messe, das ist die negative Versorgung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Der letzte ist, wenn ich über C1 messe, was nach dem Linearregler ist:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe alles überprüft, einschließlich der Induktivität und der Ausgangskondensatoren. Überprüfte Dinge wie Sättigungsstrom, Nennstrom usw. Diese Wellenformen wiederholen sich, und wenn ich die Frequenz zwischen zwei sich wiederholenden Wellenformen messe, erhalte ich 6 Hz. Dies gilt sowohl für die positive als auch für die negative Versorgung.
Irgendeine Idee, was das sein könnte?

Bearbeiten: Mir ist aufgefallen, dass das Problem verschwindet, wenn ich die Eingangsspannung auf 4 V absenke. Ich bin mir nicht sicher, warum es mit 4 V besser funktioniert als mit 5 V. Edit2: gezoomtes Bild der Welligkeit an der positiven Stromversorgung.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ist das ein Problem? Es scheint nur ein paar Millivolt zu sein, was für die meisten Dinge kein Problem sein sollte. Was ist Ihre Last?
Um ehrlich zu sein, bin ich mir nicht sicher, wie groß das Problem ist. Ich verwende es, um eine Operationsverstärkerschaltung mit Strom zu versorgen. Ich denke nur, dass Sie normalerweise bei empfindlichen analogen Schaltungen ein möglichst geringes Rauschen wünschen. Außerdem fand ich es ehrlich gesagt komisch.
Wie hoch ist die Ausgangsspannung des Aufwärtswandlers? Vielleicht verstehe ich die Werte im Diagramm falsch, aber ich bekomme 1,213 * (1 + 976k / 110k) = 12 V, was nicht stimmen kann, wenn Sie 15 V erzeugen. Außerdem sind 121k (ich denke, schwer zu lesen) auf dem LT3045 auch 12 V, also denke ich, dass Sie nicht regulieren?
Anstatt eine Operationsverstärkerschaltung mit Strom zu versorgen, versuchen Sie stattdessen, eine ohmsche Last anzuschließen, und führen Sie die Rauschmessungen durch. Vielleicht zieht Ihre Operationsverstärkerschaltung Stromstöße bei 6 kHz. Überprüfen Sie auch, ob Ihr DC-DC-Wandler und Linearregler ordnungsgemäß kompensiert wurden und über eine ausreichende Ausgangskapazität verfügen.
Was die Ausgangsspannung angeht, hast du vollkommen Recht. Die Ausgangsspannung beträgt 12V nicht 15V. Das war ein Fehler in den Schaltplänen. Das sollte für meine Schaltung aber kein Problem darstellen.
Ich werde versuchen, eine andere Ladung zu verwenden. Ich habe bemerkt, dass das Problem verschwindet, wenn ich den Laststrom senke oder die Spannung senke. Ich habe mir die Wellenform auf der Induktivität für die negative Versorgung angesehen und festgestellt, dass ich beim Senken des Laststroms ein Klingeln auf der Rechteckwelle sehe, was darauf hinweist, dass sich die negative Stromversorgung jetzt im DCM-Modus befindet. Wenn ich die Spannung reduziere, verschwindet das Klingeln. Dies zeigt an, dass die negative Versorgung im CCM-Modus ist. Bei genau 5 V befindet sich die negative Versorgung im CCM-Modus, aber ich bemerke einige sehr schnelle Störungen in der Wellenform der Induktivität.
Ich denke, bei 5 V liegt der Wechselrichter irgendwie zwischen CCM und DCM, was die Ursache meines Problems sein könnte, bin mir aber nicht sicher.
Ich habe auch ein Bild von der Welligkeit der Versorgung gepostet. Es sieht nicht wie eine Sägezahnwelle aus. Ist das normal?
Die Linearregler sind aber auch auf 12V eingestellt, das geht also nicht. Sie müssen aufgrund der Abfallspannung ungleich Null an den Linearreglern eine höhere Spannung ausgeben.
Da haben Sie Recht. Ich messe aber etwa 12V am Ausgang. Am Ende mache ich mir keine allzu großen Sorgen darüber, dass es genau 12 V sind, solange es geregelt wird. Ich habe bemerkt, dass die negative Versorgung bei 5 V sehr schnell zwischen CCM und DCM umgeschaltet hat. Es war schwer zu fangen, aber ich habe es geschafft, das zu sehen, und ich habe Zonenauslösung verwendet, die mir zeigte, dass es zu diesem bestimmten Zeitpunkt bei DCM in Betrieb war. Es ist nur eine Theorie, aber vielleicht führt dieses schnelle Umschalten zwischen CCM und DCM dazu, dass der Chip bei 5 V und so viel Last instabil wird, aber das ist nur eine Theorie.
Ich meine, die Linearregler funktionieren nicht, weil Sie sie (wenn das, was Sie gesagt haben, richtig sind) nicht über den Ausfall hinaus mit Strom versorgt haben. Vermutlich möchten Sie, dass sie das Rauschen Ihres Schaltnetzteils reduzieren? Versuchen Sie, die Ausgangsspannung am Schaltwandler auf 13 oder 14 V einzustellen, und es sollte verschwinden.
Nun, ich denke, was passiert, ist, dass die Schaltversorgung einen Ausgang von etwa 12 V liefert, aber nicht genau 12 V. Wenn die 12 V in den Linearregler eintreten, der einen großen Eingangsbereich von 1,8 V bis 20 V hat. Der Spannungsregler sollte laut Datenblatt einen Dropout von 235 mV vertragen, damit der Ausgang nicht so stark beeinträchtigt wird. Der Linearregler ist eingeschaltet und reduziert einen Teil des Rauschens am Ausgang. Es ist kein 12-V-Linearregler, außer einem weiten Eingangsspannungsbereich und Ausgängen zwischen 0 V und 15 V. Ich verstehe Ihren Punkt, Sie dachten, dass der Regler ein 12-V-Regler ist.
Ich glaube, Sie missverstehen, was ein Linearregler tut. Der Abfall ist nicht, wie stark die Spannung verringert wird, sondern wie viel zusätzliche Spannung Sie benötigen, um den Regler einzuschalten. In der von Ihnen gezeichneten Schaltung und unter den von Ihnen beschriebenen Bedingungen ist 12 V keine gültige Spannung, um einen LT3045-Regler mit Strom zu versorgen, daher ist er nicht eingeschaltet. Das absolute Minimum wären 12,26 V, und wenn Sie die volle Rauschunterdrückung wünschen, benötigen Sie ~ 12,5 V. Entweder liegen Sie falsch, wenn der Regler eingeschaltet ist, oder Sie irren sich in Bezug auf Ihre Spannung. Finden Sie heraus, was falsch ist, und Sie werden wahrscheinlich Ihre Lösung haben.

Antworten (1)

Beginnend mit Ihrer positiven Schiene und dem Ablesen der Widerstandswerte erhalte ich, dass Ihre Ausgangsspannung 1,213 * (1 + 976 k / 110 k) = 12 V (anstelle von 15 V) beträgt.

Fahren Sie mit dem Linearregler fort und setzen Sie den Set-Pin auf 121 kOhm, was einem 12-V-Ausgang entspricht. Daher füttern Sie einen LDO mit 12 V und weisen ihn an, 12 V zu erzeugen. Das ist nicht möglich, daher befindet sich der LDO im Dropout und Sie sehen viel Rauschen am Ausgang. Sie müssen das beheben.

Bevor Sie dies tun, werfen Sie einen Blick auf den PSRR als Funktion der Spannung für Ihren Linearregler:

PSRR gegen Spannung

Der Regler schaltet bei etwa 300 mV ein und beginnt zu regeln, aber seine Leistung ist extrem herabgesetzt. Wenn Sie das auf 1 V (also 13 V Eingang) erhöhen, erhalten Sie ein um 20 bis 30 dB besseres PSRR. Wenn Sie ihn auf 2 V (also 14 V) erhöhen, erhalten Sie eine weitere 10-dB-Unterdrückung bei Ihrer Aufwärtswandlerfrequenz. Wenn Sie einen teuren Regler mit hohem PSRR kaufen, möchten Sie mit ziemlicher Sicherheit diese zusätzlichen 30-40 dB! Stellen Sie die Ausgangsspannung wie ursprünglich gesagt auf +/- 15 V ein, und (ein gutes Layout vorausgesetzt) ​​reduzieren Sie diese Rauschspannung um den Faktor 10.000, wodurch Ihr Rauschen in die niedrige Mikrovoltamplitude gebracht wird.

Endlich verstehe ich, was du sagen wolltest. Ich habe sogar vergessen, dass ich 121 kOhm auf den Set-Pin gelegt habe, deshalb war ich verwirrt. Ich war darauf fixiert, den Grund für die ungeraden Wellenformen am Aufwärtswandler zu kennen, dass ich den Fehler nicht bemerkt habe. Hoffentlich hilft dies, all das Rauschen zu filtern. Vielen Dank für Ihre Hilfe.
@Analog Kein Problem, es ist mir tatsächlich aufgefallen, da ich kürzlich etwas Ähnliches mit dem TPS65130 ausgelegt habe (aber billigere Regler verwendet habe).
Messung des Rauschens von Aufwärtswandlern/invertierenden Wandlern
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