Problema de ruido con regulador de conmutación buck / boost


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Estoy diseñando un dispositivo eléctrico para un proyecto de investigación (soy estudiante de doctorado, ¡pero desafortunadamente no EE!). Puede encontrar más información sobre el dispositivo en http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

El último prototipo tenía un problema con la fuente de alimentación y, por lo tanto, intenté superar los problemas diseñando uno nuevo y mejor. Como el dispositivo está alimentado por una batería de iones de litio, decidí usar un regulador de conmutación buck / boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

Básicamente utilicé la implementación de referencia (página 1 de la hoja de datos) para una fuente de alimentación de 1A / 3.3V como se ve aquí: (fuente: ulb.ac.be )esquemático

Hay tres planos de tierra separados: PGND, que proviene de la batería, GND, la tierra normal y AGND para sensores analógicos, etc.

Este es el tablero tal como lo diseñé en Eagle. Ya noté algunas desviaciones del diseño de referencia, por ejemplo, C3 y C4 deberían estar mucho más cerca del LTC (U3): (fuente: ulb.ac.be )tablero

Esta es la salida que veo en VCC (con o sin carga, Vin = 4.7V) Como puede ver, ¡Vpp es enorme! Es más pequeño para Vin <4.3V, pero sigue siendo bastante sustancial. (fuente: ulb.ac.be )Picos

Hice un poco de prueba y error moviendo C3 y C2 más cerca del LTC, y agregando otro límite de 1 µF a C7. Esto no ayudó mucho. Luego reemplacé C7 con una tapa de 220 µF en lugar de los 22 µF mencionados en la hoja de datos. Con esto, Vpp es ~ 200mV. Esto es mucho mejor, pero aún está muy lejos de lo que se especifica en la hoja de datos. Además, este es solo el caso para Vin> 4.3V; debajo de este umbral, Vpp todavía está por encima de 2V. Supongo que es el impulso frente a la regulación de dinero lo que hace el cambio, pero realmente no veo cómo puedo corregirlo.

Ahora las preguntas:

  1. Me preguntaba si cometí un error que es obvio para el ojo entrenado.
  2. ¿Por qué es tan grande Vpp cuando el ruido que se da en la hoja de datos es de solo 40 mV?
  3. ¿Hay otra forma de solucionar esto que no sea la caída aleatoria en diferentes condensadores de salida?

¿Está probando la fuente de alimentación con una carga en su salida? ¿Es esa carga similar a la carga que tendrá en condiciones normales de uso?
The Photon

Sí, lo usé con y sin carga.
arnuschky

" Vpp es ~ 200mA " - Presumiblemente este es un error tipográfico, y Vpp está en milliVolts en lugar de milliAmperes. Si no, explique a qué se refiere, gracias.
Anindo Ghosh

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Además de FIJAR el ruido, ¿cómo lo MIDE? ¿Dónde está su alcance terreno? Si mueve la mira telescópica, ¿cambia el ruido que se muestra? Intente colocar el alcance de la tierra lo más cerca posible del punto de señal. Se sabe que los excesivamente entusiasmados usan un cable corto desde el anillo de tierra en la punta de la sonda hasta la tierra más cercana, por lo que la longitud del cable es de unos pocos mm.
Russell McMahon

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Gran información en esta pregunta. OP arnuschky, ¿podría arreglar los enlaces de imagen de arriba para mantener esta información en la comunidad?
smoothVTer

Respuestas:


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Creo que tendrás problemas con tu diseño. C3 / C4 DEBE estar más cerca del pin 1 (EDITAR esto debería leer los pines 8/9, no el pin 1 ) . ¡Cuando digo más cerca me refiero a vivir de ello! Ditto C7: necesita estar acampado en el pin 7. Ahora nunca he usado esta parte, pero este es un procedimiento estándar para este tipo de dispositivo.

Piense en los pulsos actuales que fluyen desde el pin 7 a C7 y la longitud de la pista entre este y el IC, probablemente 20nH de pista.

El retorno a tierra del C7: ¿a dónde va? Está volviendo directamente al pin de tierra incorrecto (señal de tierra). La conexión a tierra de C7 debe ser lo más corta posible a los pines 5 y 13 como sea posible sin violar las leyes de traspaso. Y este debería ser su punto de partida para afinar la señal de tierra. La tierra de la señal debería ir a sus componentes de retroalimentación y no pasar ninguna carga o corriente C7.

Rechazaría probar esta PCB si me la entregaran. Perdón por ser abrupto, pero estas son las reglas de oro en los circuitos de conmutación:

ingrese la descripción de la imagen aquí


Gracias por tu respuesta rápida. Perdón por las preguntas básicas, pero solo soy un aficionado, así que tengan paciencia conmigo. :) ¿Qué son las "leyes de traspaso"? ¿Tienes una fuente donde puedo leer información de fondo? ¿Tampoco entendí la "ruta dedicada de Kelvin" mencionada en la hoja de datos? ¿Es esto solo una ruta separada con un ancho de traza más pequeño? Intentaré redirigir el tablero mañana usando sus sugerencias.
arnuschky

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@arnuschky No hay problema. Leyes de traspaso: solo mi sentido del humor y tratar de decir que los dispositivos estén en la línea del suelo = llevar el dispositivo hasta el pin en el chip. La ruta Kelvin es una jerga de tecnología lineal que significa usar una pista separada a un punto de estrella y, básicamente, ese punto de estrella es la unión del pin 5 y la almohadilla debajo (13). Antes de volver a enrutar hay un par de cosas para probar. Pruebe una cerámica de 10uF en dos lugares: del pin 7 al pin 13 (debajo, tal vez taladre un orificio para alimentar un alambre) y del pin1 al pin5 / 13, quizás use la misma técnica. Intenta ver si mejora.
Andy, también conocido como

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Dos dedos quemados después ... Lo primero fue corregir la conexión a tierra de C3, C4 y C7. Solde condensadores de electrolitos directamente sobre los pines. Los caminos eran largos, ya que solo podía encajar componentes de orificio pasante, pero aún así, la dependencia del ruido en Vin desapareció. Vpp tenía unos 900 mV. Luego quité estas tapas y solde una cerámica de 10 µF en el otro lado (perforando un agujero) como lo propuso Andy. ¡Vpp ha bajado a 350mV, y eso incluso sin límites de entrada! Agregar C2, C3 (tapas de cerámica de 1 µF y 10 µF) en la parte posterior del pin8 / 9 da como resultado Vpp ~ 100mV. Agregar 10 µF de pin1 a pin3 no cambió mucho.
arnuschky

La tapa que agregué perforando un agujero estaba entre el pin 7 y el pin 13 / plano PGND. Luego, agregué el 22 µF elca en la parte posterior, que no cambió nada. Acabo de ver ahora que me pidió que agregue un 10 µF de pin1 a pin5 / 13. Lo hice ahora, no cambió mucho.
arnuschky

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@ JesúsCastañé ¡Estoy equivocado pero tú también! los pines 8 y 9 son los pines Vin que necesitan para estar cerca y estos se conectan al pin 1
Andy también conocido como
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