Я в настоящее время строю конвертер доллара. Его основными параметрами являются следующие:
- Вход 24В
- Выход 5V / 3A
- Способен выдерживать большие переходные токи нагрузки, вызванные переключением светодиодов питания (~ 2А)
Я выбрал синхронный понижающий преобразователь от TI, который соответствует моим потребностям с точки зрения электрических характеристик, комплектации и стоимости: TPS54302 . Первый прототип был разработан в соответствии с рекомендациями и формулами. Маршрутизация печатной платы была выполнена с имитацией оценочной платы преобразователя.
Вот схемы и CAD:
(4-слойная плата, слои 2 и 3 скрыты. Они соответственно содержат плоскость GND и плоскость питания)
В этой конструкции имеются дополнительные конденсаторные элементы, позволяющие тестировать различные конфигурации компонентов.
Когда я действительно тестировал плату, я был удовлетворен основными характеристиками: эффективностью, выходным током и напряжением, пульсациями на входе и выходе.
Тем не менее, я хотел проверить стабильность источника питания, и именно здесь я начал наблюдать неожиданное поведение. У меня нет сетевого анализатора или генератора сигналов, которые не позволяют мне измерять запас по фазе. Вместо этого, исследования Google предложили мне измерить изменения выходного напряжения при подаче тока переходной нагрузки (~ 1A переходного процесса с временем нарастания / спада <1 мкс). К счастью, у меня на плате есть МОП-транзистор с индикатором питания. Мне просто пришлось замкнуть светодиод, чтобы генерировать переходный ток.
На приведенных ниже схемах показана моя тестовая установка, в которой MCU_GPIO_1 генерирует сигнал ШИМ, а MCU_GPIO_2 постоянно установлен на высокий уровень.
Как видите, при отпускании текущей нагрузки на выходном напряжении возникают значительные колебания. Чтобы понять происхождение этих колебаний, я провел следующие тесты:
- играя со значением конденсатора прямой связи C10
- изменение конфигурации входного конденсатора (больше MLCC)
- добавление ферритового шарика последовательно с входом 24 В (вместо защитного диода D2)
- изменение конфигурации выходного конденсатора (несколько MLCC или 1 большой полимерный конденсатор)
Пока что эти «слепые» тесты ни к чему не привели. Я ищу новых потенциальных клиентов, чтобы понять, что здесь происходит, прежде чем начинать второй запуск прототипов. Итак, вот мои вопросы:
- Как у меня могут быть колебания только на текущем выпуске, а не на текущем потреблении?
- Что может быть недостатком здесь: маршрутизация? Входной фильтр? Другой?
Спасибо за вашу помощь :)
PS: это мой первый вопрос по StackExchange. Любые советы по улучшению формы моего вопроса приветствуются :)
РЕДАКТИРОВАТЬ: Энди Ака дал ответы в комментариях: это проблема, связанная с плохим заземлением зонда. Эта картина подводит итог:
Ты не поймешь, что я снова совершил эту небрежную ошибку
источник
Ответы:
Повторите измерения, но на этот раз подключите наконечник зонда к той же точке, что и зажим заземления. Что ты видишь?
Если ваш зонд принимает сигнал непосредственно из-за индуктивной петли, которую он формирует, вы также увидите это, когда наконечник зонда подключается непосредственно к месту, где расположен зажим заземления.
источник