Actualmente estoy construyendo un convertidor de dinero. Sus parámetros principales son los siguientes:
- Entrada 24V
- Salida 5V / 3A
- Capaz de soportar grandes corrientes transitorias de carga causadas por la conmutación de los LED de alimentación (~ 2A)
Seleccioné un convertidor de inversión síncrono de TI que se adapta a mis necesidades en términos de características eléctricas, paquete y costo: el TPS54302 . El primer prototipo fue diseñado siguiendo las recomendaciones y fórmulas de la hoja de datos. El enrutamiento de la PCB se realizó imitando la placa de evaluación del convertidor.
Aquí están los esquemas y CAD:
(El tablero de 4 capas, las capas 2 y 3 están ocultas. Contienen respectivamente el plano GND y el plano de suministro)
Hay huellas de condensadores adicionales en este diseño para poder probar diferentes configuraciones de componentes.
Cuando realmente probé la placa, estaba satisfecho con las características principales: eficiencia, corriente y voltaje de salida, ondulación de entrada y salida.
Sin embargo, quería probar la estabilidad de la fuente de alimentación y aquí es donde comencé a observar comportamientos inesperados. No tengo ningún analizador de red o generador de señal disponible, lo que me impide medir el margen de fase. En cambio, las investigaciones de Google sugirieron que mida las variaciones de voltaje de salida mientras aplicaba una corriente de carga transitoria (~ 1A transitoria con un tiempo de subida / caída <1 µs). Afortunadamente, tengo un MOSFET con un LED de encendido en mi placa. Solo tuve que cortocircuitar el LED para generar una corriente transitoria.
Los siguientes esquemas muestran la configuración de mi prueba en la que MCU_GPIO_1 genera una señal PWM y MCU_GPIO_2 está continuamente configurado en un nivel alto.
Como puede ver, hay oscilaciones significativas en el voltaje de salida cuando se libera la carga actual. Para comprender el origen de estas oscilaciones, realicé las siguientes pruebas:
- jugando con el valor del condensador de avance C10
- Cambiar la configuración del condensador de entrada (más MLCC)
- Agregar un cordón de ferrita en serie con la entrada de 24 V (en lugar del diodo de protección D2)
- cambiar la configuración del condensador de salida (múltiples MLCC o 1 condensador de polímero grande)
Hasta ahora, estas pruebas "ciegas" no me llevaron a ningún lado. Estoy buscando nuevos clientes potenciales para comprender lo que está sucediendo aquí, antes de comenzar la segunda serie de prototipos. Asi que aqui están mis preguntas:
- ¿Cómo puedo tener oscilaciones solo en la versión actual y no en el sorteo actual?
- ¿Cuál podría ser el elemento deficiente aquí: enrutamiento? Filtro de entrada? ¿Otro?
Gracias por tu ayuda :)
PD: esta es mi primera pregunta sobre StackExchange. Cualquier consejo para mejorar la forma de mi pregunta es bienvenido :)
EDITAR: Andy Aka dio las respuestas en los comentarios: es un problema relacionado con la mala conexión a tierra de la sonda. Esta imagen lo resume:
¡No me atraparás cometiendo ese error descuidado de nuevo!