Unregelmäßigkeit des Abwärtsschaltreglers mit Welligkeit am Ausgang

Verwenden des L5973D - Ich habe den Schaltplan gemäß den Anweisungen des Datenblatts befolgt, aber ich habe zwei verschiedene Induktoren ausprobiert. Ich habe Probleme mit anderen Systemen auf der Platine mit einem Induktor ( 744 561 15 ) gefunden, wie z. B. Microchip im Debug-Modus. Die verwendete Schottky-Diode (D1) ist die STPS340-SMB anstelle der STPS2L25 .

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Die Anforderungen an den Induktor sind 15uH und 3A. Der erste ausgewählte Induktor war also der DO3316P-153 (wie im L5973D-Datenblatt empfohlen). Die Frequenz aus dem L5973D an Pin eins (im Schaltplan rot eingekreist) ist in der folgenden Abbildung angegeben:

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Wenn die Induktivität durch die günstigere Induktivität (744 561 15) ersetzt wird, ist die Frequenz an Pin eins in der folgenden Abbildung angegeben:

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Bei der 744 561 15 gibt es diese zusätzliche Welligkeit vor der Rechteckwelle, kann jemand erklären, was hier passiert?

Filtert der ältere Induktor (DO3316P-153) oder fügt der neue Induktor (744 561 15) eine Verzögerung hinzu?

BEARBEITEN:

Nachdem das Board länger als eine Stunde gelaufen ist, setzt sich das System immer wieder selbst zurück. An diesem Punkt bin ich mir nicht sicher, was los ist, irgendwelche Vorschläge?

Es ist unklar, welches Modell der "neue" Induktor ist, fügen Sie einen Link hinzu. Auch diese Diagramme zeigen nicht die Frequenz, sondern die Spannung (über die Zeit).
Wie haben Sie festgestellt, dass Sie eine 3-A-Induktivität benötigen, wie hoch ist Ihr tatsächlicher Ausgangsstrom? Sie verwenden den 12-V-Eingang gemäß der Oszilloskopansicht? Ich glaube, Sie haben Ihre Dioden im OP vertauscht. Die STPS2L25-Diode hat eine Strombegrenzung von 2 A, was offensichtlich nicht für einen Induktorstrom von 3 A ausreicht.
@Bimpelrekkie, der neue Induktor (744 561 15) wird im ersten Absatz referenziert. Die CH1-Frequenz wird unten rechts im angehängten Bild angezeigt (243 kHz).
Das Würth-Teil hat eine deutlich niedrigere Eigenresonanzfrequenz (17 MHz typisch gegenüber 27 MHz typisch für das Coilcraft-Teil), was Teil des Problems sein kann.
@Barleyman Das Datenblatt für den L5973D spezifiziert 3A auf Seite 9 sowie die 15uH. Ja, ich verwende 12 V Eingang, tut mir leid, dass ich das nicht erwähnt habe. Mit der Diode verwende ich den STPS340-SMB, der für 4 A ausgelegt ist und auf dem richtigen Weg ist.
@PeterSmith Das war mir nicht bewusst, aber ich kann nicht sehen, wie sich das auf meine aktuelle Situation auswirken wird. Dies liegt im Bereich von 250 kHz.
@GarethT. Dies hängt von der Übergangsrate des Schalters ab. Wenn es nahe genug an der SRF des Induktors liegt, könnte es tun, was Sie sehen.
Versuchen Sie, die Ausgabe mit etwas zu laden, das Ihrer tatsächlichen Last entspricht. Oder versuchen Sie, einen 1-uF-Keramikkondensator über den Elektrolyten hinzuzufügen. Oder mach beides. Die effektive Parallelkapazität der schlechteren Induktivität kann dies bei leichten Lasten mit einem schlechten HF-Ausgangselko verursachen.
Sieht so aus, als hätten Sie DCM gerade mit Ihrem Induktor 744 561 15 eingegeben. Haben Sie für CCM entworfen?
@winny Scheint so offensichtlich zu sein, jetzt wo du es sagst, es ist in Ordnung in DCM.
@GarethT. Das Datenblattdesign gilt für einige spezifische Betriebsparameter, z. B. Spannung und Last. Wenn Sie also den Ausgang nicht tatsächlich mit etwa 2,5 A laden, benötigen Sie keinen 3-A-Induktor. Wenn Ihre Last (viel) geringer ist, möchten Sie, dass eine größere Induktivität auf CCM bleibt. Das Anpassen der Betriebsparameter des DC/DC-Wandlers ist keine triviale Angelegenheit, dachte ich, und das ST-Mikrodatenblatt gibt Ihnen in dieser Hinsicht keine Mühe. Vielleicht haben sie ein Tool oder eine Referenz auf der Firmenwebsite.
Da der Induktivitätswert nicht geändert wird, ist DCM vorhanden, unabhängig davon, ob es sich um eine alte Induktivität (DO3316P-153) oder eine neue Induktivität (744 561 15) handelt. Da das DCM-Verhalten für die alte Induktivität nicht beobachtet wird und es für die neue Induktivität beobachtet wird, ist die Induktivität der neuen Induktivität bei 250 kHz Schaltfrequenz noch geringer bei 250 kHz. bei 250 kHz Schaltfrequenz mit Vin 12, Vout 3,3 V, mit 15 uH, Stromwelligkeit pp beträgt ~ 683 mA, wenn die Standardlast < ~ 300 mA ist, wird DCM eingegeben,
@ user19579 Woher haben Sie diese Informationen (ich kann diese nicht auf dem Datenblatt finden, das ich habe). Danke für deinen Kommentar. Wirklich hilfreich.
@Gareth T: Das sind Ruff-Berechnungen, die in jedem allgemeinen Buck-Design zu finden sind, V (Vinmax-Vout) = L * di (Welligkeit) / dt (pünktlich). Finden Sie min Lmin. Dann mit ausgewähltem L Delta I berechnen, Ihr Strom sollte mindestens > Delta I/2 sein, um CCM zu haben.

Antworten (1)

Es scheint, dass Ihr Laststrom klein genug ist, dass der Abwärtswandler in den diskontinuierlichen Modus wechselt. Dies bedeutet im Grunde, dass die Induktorladung vor dem Ende des Zyklus erschöpft ist, sodass Sie ein gewisses Klingeln hören, bevor der nächste Zyklus beginnt.

Normalerweise wird empfohlen, im Normalbetrieb in der Nähe des Übergangs zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichem Modus zu bleiben. Theoretisch führt dies zu optimalen Komponentengrößen und Kosten, aber praktisch ist es ein sehr bewegliches Ziel.

Wikipedia gibt eine ziemlich gute Erklärung dafür, was dort vor sich geht: https://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter#Discontinuous_mode

Um das SMPS zurück auf CCM zu schieben, benötigen Sie einen größeren Induktivitätswert. Eine Änderung der Induktorgröße kann jedoch auch einen kleineren Ausgangskondensator erfordern. Und dann müssen Sie auch die Rückkopplungsschleifenkompensation neu einstellen.

Wenn Sie sich mit all dem nicht wohl fühlen, würde ich vorschlagen

  • Lass es bleiben, DCM ist als solches kein Problem, oder
  • Verwenden Sie das Web-Bench-Tool von Texas Instruments, um eine SMPS-Schaltung zu entwerfen, es erledigt praktisch alles für Sie. Kinder in diesen Tagen.
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