Geräuschproblem mit Buck / Boost-Schaltregler

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Ich entwerfe ein elektrisches Gerät für ein Forschungsprojekt (ich bin Doktorandin, aber leider nicht EE!). Weitere Informationen zum Gerät finden Sie unter http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

Der letzte Prototyp hatte ein Problem mit der Stromversorgung, und so habe ich versucht, die Probleme durch den Entwurf eines neuen und besseren zu überwinden. Da das Gerät mit einem Lithium-Ionen-Akku betrieben wird, habe ich mich für einen LTC3536-Abwärts- / Aufwärtsschaltregler entschieden: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Ich habe im Grunde genommen die Referenzimplementierung (Seite 1 des Datenblattes) für ein 1A / 3,3V-Netzteil verwendet, wie hier zu sehen ist: (Quelle: ulb.ac.be )schematisch

Es gibt drei separate Masseebenen: PGND (von der Batterie kommend), GND (Masse), normale Masse und AGND (für analoge Sensoren usw.).

Dies ist das Board, wie ich es in Eagle entworfen habe. Ich habe bereits einige Abweichungen vom Referenzdesign bemerkt, zum Beispiel sollten C3 und C4 viel näher an der LTC (U3) liegen: (Quelle: ulb.ac.be )Tafel

Dies ist der Ausgang, den ich auf VCC sehe (mit oder ohne Last, Vin = 4,7 V). Wie Sie sehen können, ist Vpp riesig! Es ist kleiner für Vin <4,3 V, aber immer noch ziemlich umfangreich. (Quelle: ulb.ac.be )Spikes

Ich habe ein wenig experimentiert, indem ich C3 und C2 näher an den LTC herangeführt und C7 um eine weitere 1µF-Kappe erweitert habe. Das hat nicht viel geholfen. Ich habe dann C7 durch eine 220µF Kappe ersetzt, anstatt der im Datenblatt erwähnten 22µF. Damit liegt Vpp bei ~ 200mV. Dies ist viel besser, aber immer noch weit von dem entfernt, was im Datenblatt angegeben ist. Dies ist außerdem nur bei Vin> 4,3 V der Fall; unterhalb dieser Schwelle liegt Vpp immer noch über 2V. Ich denke, es ist der Boost im Vergleich zur Buck-Regelung, der die Änderung bewirkt, aber ich verstehe nicht wirklich, wie ich das korrigieren kann.

Nun die Fragen:

  1. Ich habe mich gefragt, ob ich einen Fehler gemacht habe, der für das geschulte Auge offensichtlich ist.
  2. Warum ist Vpp so groß, wenn das im Datenblatt angegebene Rauschen nur 40 mV beträgt?
  3. Gibt es eine andere Möglichkeit, dies zu beheben, als zufällig verschiedene Ausgangskondensatoren einzuschalten?
Arnuschky
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Testen Sie das Netzteil mit einer Last am Ausgang? Entspricht diese Last der Last, die Sie unter normalen Nutzungsbedingungen haben?
Das Photon
Ja, ich habe es mit und ohne Ladung benutzt.
Arnuschky
" Vpp is ~ 200mA " - Vermutlich handelt es sich um einen Tippfehler, und Vpp wird in Millivolt anstatt in Milliampere angegeben. Wenn nicht, erklären Sie bitte, was Sie meinen, danke.
Anindo Ghosh
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Wie messen Sie das Rauschen und wie messen Sie es? Wo liegt Ihr Anwendungsbereich? Wenn Sie den Oszilloskopboden bewegen, ändert sich das angezeigte Rauschen. Versuchen Sie, das Oszilloskop so nahe wie möglich am Signalpunkt zu erden. Es ist bekannt, dass die übermäßig Begeisterten einen kurzen Draht vom Erdungsring auf der Sondennase zum nächsten Erdungspunkt verwenden, sodass die Anschlussleitungslänge einige mm beträgt.
Russell McMahon
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Tolle Informationen in dieser Frage. OP arnuschky, könntest du bitte die obigen Bildlinks reparieren, um diese Informationen in der Gemeinde zu erhalten?
SmoothVTer

Antworten:

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Ich denke, Sie werden Probleme mit Ihrem Layout haben. C3 / C4 MÜSSEN näher an Pin 1 liegen (BEARBEITEN sollte Pin 8/9 und nicht Pin 1 lauten) . Wenn ich näher sage, meine ich damit leben! Das Gleiche gilt für C7 - es muss direkt an Pin 7 kampiert werden. Jetzt habe ich diesen Teil noch nie verwendet, aber dies ist das Standardverfahren für diesen Gerätetyp.

Denken Sie an die Stromimpulse, die von Pin 7 nach C7 fließen, und an die Länge der Spur zwischen diesem und dem IC - wahrscheinlich 20 nH Spur.

Die Grundretoure von C7 - wohin geht es? Es geht direkt zurück zum falschen Erdungsstift (Signalerde). Die Erdung von C7 sollte so kurz wie möglich sein, um die Pins 5 und 13 zu erreichen, ohne gegen die Gesetze für unbefugtes Betreten zu verstoßen. Und dies sollte Ihr Star-Point für das Abschalten der Signalerde sein. Die Signalerde sollte dann zu Ihren Rückkopplungskomponenten gehen und keine Last oder C7-Strom überhaupt durchlassen.

Ich würde es ablehnen, diese Platine zu testen, wenn sie mir übergeben würde. Es tut mir leid, dass ich abrupt bin, aber dies sind die goldenen Regeln für Schaltkreise:

Bildbeschreibung hier eingeben

Andy aka
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Danke für deine schnelle Antwort. Entschuldigen Sie die grundsätzlichen Fragen, aber ich bin nur ein Hobbyist. Bitte nehmen Sie Kontakt mit mir auf. :) Was sind "Übertretungsgesetze"? Haben Sie eine Quelle, in der ich Hintergrundinformationen lesen kann? Ich habe auch die im Datenblatt angegebene "dedizierte Kelvin-Route" nicht verstanden. Ist das nur ein separater Pfad mit einer kleineren Spurweite? Ich werde versuchen, das Board morgen anhand Ihrer Vorschläge umzuleiten.
Arnuschky
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@arnuschky Kein Problem. Übertretungsgesetze - nur mein Sinn für Humor und der Versuch zu sagen, die Masseleitung des Geräts kurz zu machen = Bringen Sie das Gerät bis zum Pin auf dem Chip. Die Kelvin-Route ist ein linearer Fachjargon, dh Sie verwenden eine separate Spur zu einem Sternpunkt, und dieser Sternpunkt ist im Grunde die Verbindung von Pin 5 und dem Pad darunter (13). Bevor Sie das Routing ändern, sollten Sie einige Dinge ausprobieren. Probieren Sie eine 10uF Keramik an zwei Stellen aus - Pin 7 bis Pin 13 (darunter, bohren Sie möglicherweise ein Loch, um einen Draht durchzuziehen) und Pin1 bis Pin5 / 13 - verwenden Sie möglicherweise dieselbe Technik. Probieren Sie es aus und sehen Sie, ob es sich verbessert.
Andy aka
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Zwei verbrannte Finger später ... Als erstes musste die Masseverbindung von C3, C4 und C7 korrigiert werden. Ich habe Elektrolytkondensatoren direkt über die Stifte gelötet. Die Wege waren lang, solange ich nur Durchgangsbauteile montieren konnte, aber dennoch verschwand die Abhängigkeit des Geräusches von Vin. Vpp war ungefähr 900mV. Ich entfernte dann diese Kappen und lötete eine 10µF Keramik auf der anderen Seite (Bohren eines Lochs), wie von Andy vorgeschlagen. Vpp ist bis zu 350mV, und das sogar ohne Eingabekappen! Das Hinzufügen von C2, C3 (1µF und 10µF Keramikkappen) auf der Rückseite von Pin8 / 9 ergibt Vpp ~ 100mV. Das Hinzufügen von 10µF von Pin1 zu Pin3 hat sich nicht wesentlich geändert.
Arnuschky
Die Kappe, die ich durch Bohren eines Lochs hinzugefügt habe, befand sich zwischen Pin 7 und Pin 13 / PGND-Ebene. Als nächstes habe ich den 22µF Elca auf der Rückseite hinzugefügt, was nichts geändert hat. Ich habe gerade gesehen, dass Sie mich gebeten haben, 10µF von Pin1 zu Pin5 / 13 hinzuzufügen. Ich habe das jetzt getan, es hat sich nicht viel geändert.
Arnuschky
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@ JesúsCastañé Ich irre mich, aber du auch !!! Die Pins 8 und 9 sind die Vin-Pins, in deren Nähe sie sein müssen, und diese werden mit Pin 1 verbunden
Andy aka