MC34063A: Tại sao tôi lại ép xung chip này?

Tôi đã quyết định có một số kinh nghiệm với bộ chuyển đổi DC-DC và tôi đã nhận được bộ chuyển đổi DC-DC Onsemi MC34063A . Từ tài liệu tôi đã có bảng dữ liệu , ghi chú ứng dụng AN920 và bảng tính Excel . Bảng dữ liệu đề cập đến một ghi chú ứng dụng nữa, AN954 / D, nhưng tôi dường như không thể tìm thấy nó ở bất cứ đâu.

Ý tưởng là bước xuống 12 V đến 5 V với dòng điện lên tới 500 mA và gợn 50 mV. Vì vậy, tôi đọc các công thức trong biểu dữ liệu, ghi chú ứng dụng và bảng tính và thực hiện một số tính toán.

Tôi đã lấy , từ giá trị tối đa của biểu dữ liệu, tôi đang sử dụng 1N5817, vì vậy ở 1 A, , điện áp đầu vào tối thiểu, nếu tôi lấy dao động là 10% là , điện áp đầu ra . Sử dụng công thức từ biểu dữ liệu, điều này mang lại cho tôi \ frac {t_ {on}} {t_ {off}} = 1.21 . Tôi đã chọn tần số cho bộ chuyển đổi là 89 kHz, vì nó được cho là phù hợp với tụ điện 220 \ mbox {} pF , nhưng nhiều hơn về sau. Tiếp theo, t_ {on} + t_ {off} = 11.24 \ mbox {} \ mu s mang lại cho tôi t_ {off} = 5.09 \ mbox {} \ mu s và t_ {on} = 6.15 \ mbox {} \ mu sV F = 0,45 V V i n ( m i n ) = 10,8 V V o u t = 5 V t o $V_{sat}=1.3 \mbox{ } V$$V_{F}=0.45\mbox{ } V$$V_{in(min)}=10.8 \mbox{ } V$$V_{out}=5 \mbox{ } V$220pFton+toff=11,24μstoff=5,09μston=6,15μ$\frac{t_{on}}{t_{off}}=1.21$$220 \mbox{ } pF$$t_{on}+t_{off}=11.24 \mbox{ } \mu s$$t_{off}= 5.09 \mbox{ } \mu s$$t_{on}=6.15 \mbox{ } \mu s$. Tất cả điều này mang lại cho tôi $C_t=246 \mbox{ } pF$ , vì vậy tôi sẽ sử dụng $220 \mbox{ } pF + 22 \mbox{ } pF=242 \mbox{ } pF$ . Tiếp theo, tôi đã có những $I_{pk(swich)}=1 \mbox{ } A$ . Điện trở cảm giác là $R_{sc}=0.3 \mbox{ } \Omega$ , vì vậy tôi sẽ sử dụng điện trở 3 lần 1 $\Omega$ và kết nối chúng song song. Tiếp theo là inductivity tối thiểu $L_{(min)}=28 \mbox { } \mu H$ . Tiếp theo, có các tụ điện đầu ra $C_o=28.1 \mbox{ } \mu F$ . Cuối cùng là các điện trở đầu ra. Công thức là $V_{out}=1.25(\frac{R_2}{R_1}+1)$ . Tôi đã chọn 4 lần $10 \mbox{ } k \Omega$ Điện trở Omega . Một cho $R_1$ và 3 trong chuỗi cho $R_2$.

Bây giờ chúng ta hãy xem ghi chú của ứng dụng và xem liệu họ có làm gì khác ở đó không: Công thức cho hơi khác một chút và mang lại cho tôi là giá trị điện trở cảm giác tối thiểu.$R_{sc}$$0.263 \mbox{ } \Omega$

Bây giờ, hãy xem bảng tính Excel: Tham số mới xuất hiện ở đó và bảng tính cho biết:$\frac { \Delta I_{L} } {I_{l(avg)} }$

Đối với dòng điện đầu ra tối đa, nên chọn ΔIL phải nhỏ hơn 10% dòng điện dẫn trung bình, IL (avg). Điều này sẽ giúp ngăn Ipk (sw) đạt đến ngưỡng giới hạn hiện tại do RSC đặt. Nếu mục tiêu thiết kế là sử dụng giá trị tự cảm tối thiểu, hãy IL = 2 * IL (avg). Điều này sẽ làm giảm tỷ lệ khả năng hiện tại đầu ra.

Vâng, tôi không biết phải làm gì đây, nhưng hiện tại cao âm thanh đầu ra thoải mái vì vậy tôi đặt nó lên 6% và bảng tính mang lại cho tôi những cảm tối thiểu là . Điều đó xảy ra khi tôi có một cuộn cảm 1 mH trong hộp rác của mình ( DPO-1.0-1000 ) vì vậy tôi quyết định sử dụng nó.$920 \mbox{ } \mu H$

Cuối cùng, tôi có sơ đồ:

Bây giờ nếu tôi hiểu chính xác hoạt động của thiết bị này, tụ điện thời gian được sử dụng để cung cấp đồng hồ được đưa vào cuộn cảm khi cần thiết. Nếu điện trở cảm giác có điện áp quá cao (có nghĩa là tình trạng quá dòng) hoặc mức tiêu thụ quá thấp, đồng hồ bị bỏ qua. Theo như tôi có thể thấy, không nên có cách nào để con chip tự thay đổi tần số được đặt bởi tụ điện.

Vấn đề của tôi dường như là tần số chuyển đổi và cách nó thay đổi theo tải. Bộ điều chỉnh có trong tài liệu được cho là hoạt động tới 100 kHz và tôi đang thấy một số kết quả lạ trên máy hiện sóng. Tôi đang đo dạng sóng trên diode và trên tụ điện thời gian.

Đây là cách nó trông không có tải:

Theo tôi biết, loại sóng này sẽ xuất hiện do bộ điều chỉnh đang bỏ qua các chu kỳ và nó sẽ bình thường.

Tiếp theo, tôi có tải với một số đèn LED vẽ khoảng 200 mA.

Lưu ý rằng tần số hơi cao. Tôi mong đợi 89 kHz trở xuống (vì mạch nằm trên bảng mạch và tôi hy vọng sẽ có điện dung ký sinh từ các hàng lân cận), nhưng đó là 99,6 kHz, đúng với giới hạn hoạt động bình thường.

Đây là những gì xảy ra khi tôi kết nối một bảng vi điều khiển nhấp nháy một số đèn LED. Tần số lớn hơn hai lần tần số hoạt động tối đa của bộ điều chỉnh.

Sử dụng điện trở và một nguồn cung cấp năng lượng khác, tôi đã xác định rằng dòng điện tức thời cao nhất từ ​​bảng này là 294 mA, do đó, nó nằm trong giới hạn 500 mA tôi thiết kế cho nó. Ripple đầu ra là cực đại 680 mV đến cực đại, do đó, nó dường như tốt hơn hoặc ít hơn và điện áp khoảng 4,9 V, do đó, nó dường như đối với tôi ít nhiều bình thường.$1 \mbox{ } \Omega$

Vì vậy, bất kỳ ý tưởng những gì đang xảy ra với tần số ở đây? Tôi đã thử với nhiều tụ điện thời gian khác nhau và tất cả chúng đều có hành vi tương tự và không ai trong số chúng cho tôi tần số tính toán.

CẬP NHẬT

Đây là biểu đồ của đầu ra sử dụng đầu nối đất loại lò xo và đầu dò trần được đồng bộ hóa với đỉnh có cường độ lớn nhất:

CẬP NHẬT

Về tần số, tôi tìm thấy một số điện trở gốm 10 and và đã thử tải nguồn cung cấp với một trong số chúng (sẽ cho tôi tải 500 mA), nhưng tôi vẫn nhận được tần số cao và dường như có liên quan đến giới hạn hiện tại, từ đó những gì tôi có thể thấy Khi tôi kết nối điện trở, dòng điện tối đa tôi có thể nhận được là khoảng 370 mA. Tôi đã thử nghiệm các giá trị khác nhau của điện trở cảm giác và với điện trở cảm giác tăng, tần số tăng.

Dưới đây là ví dụ về dạng sóng với điện trở 1:: $C_t$

và ở đây với điện trở 0,5 giác:

Bảng mạch có thể gây ra sự cố, kiểm tra bố cục của bạn (đặc biệt là phần phản hồi)

Ngoài ra, có thể cuộn cảm bạn đang sử dụng không phù hợp - nó nói rằng nó chỉ được đánh giá lên tới 100kHz, do đó, SRF (tần số tự cộng hưởng) có lẽ khá thấp. Nó có thể gây ra sự bất ổn.
Hãy thử thay đổi nó thành một với SRF cao hơn (ví dụ> 500kHz), nhưng vẫn có khả năng hiện tại phù hợp.

Tôi đã đề cập đến nắp đầu ra bên dưới nhưng abdullah nói đúng về giới hạn đầu vào là quan trọng. Nó phụ thuộc vào tải, nhưng toàn bộ vòng lặp từ trong ra ngoài phải có trở kháng nhỏ và thấp nhất có thể, lý tưởng nhất là sử dụng mặt phẳng mặt đất. Trên bảng điều khiển "khó khăn" ;-)
Nếu vấn đề tần số không xảy ra với tải ổn định, tôi nghĩ như Kit nói đó là vấn đề lọc đầu ra, vì trình chuyển đổi sẽ không đủ nhanh để thích ứng với thay đổi di / dt cao trên đầu ra và không có "dự trữ". Tăng điện dung của bộ lọc đầu ra và xem liệu gợn giảm xuống, nếu điều đó gần như chắc chắn là vấn đề.

EDIT - Ah, tôi thấy bạn đã thử nó với một điện trở trên đầu ra.
Trong trường hợp đó, có vẻ như nó không phải là bộ lọc. Tại thời điểm này, tôi nghĩ rằng tôi sẽ sử dụng một phương pháp tạo mẫu khác phù hợp hơn với bộ điều chỉnh chuyển mạch. Cũng sử dụng một con chip khác chỉ trong trường hợp.
Hoặc khắc một bảng hoặc sử dụng kiểu lỗi chết, hoặc bảng với sự chú ý rất cẩn thận để bố trí. Nếu tần số vẫn còn quá cao, tôi sẽ cho rằng đó là một phần của hoạt động và không được trình bày chính xác trong biểu dữ liệu - nếu đây là trường hợp thì một e-mail đến OnSemi là để xem họ nói gì.

EDIT 2 - Được rồi, sau khi đọc thêm tôi nghĩ rằng điện trở cảm giác (có thể kết hợp với vấn đề cuộn cảm được đề cập ở trên) có thể khiến cảm giác hiện tại bị ngắt quá thường xuyên và tăng độ dốc sạc tụ điện thời gian. Điều này có thể sẽ xuất hiện giống như bộ dao động đang chuyển đổi nhanh hơn.
Một trích dẫn có liên quan từ ứng dụng ghi chú:

Khi điện áp này trở nên lớn hơn 330 mV, mạch giới hạn dòng điện cung cấp một đường dẫn bổ sung để sạc cho tụ điện thời gian CT. Điều này làm cho nó nhanh chóng đạt đến ngưỡng dao động trên, do đó rút ngắn thời gian dẫn truyền công tắc đầu ra và do đó làm giảm lượng năng lượng được lưu trữ trong cuộn cảm. Điều này có thể được quan sát khi sự gia tăng độ dốc của phần sạc của dạng sóng điện áp CT như trong Hình 5.

Dạng sóng dao động của bạn dường như đồng ý với mô tả này. Ngoài ra, nếu bạn chưa thử thay đổi cuộn cảm, hãy làm điều này và xem nó hoạt động như thế nào, ngoài ra bạn có thể thử không sử dụng cảm giác hiện tại (tức là chỉ kết nối với điện áp đầu vào)

Dự đoán tốt nhất của tôi sẽ là số lượng lọc đầu ra hoặc có thể là kích thước trên R_sc.

Lưu ý bộ so sánh đưa trở lại vào cổng và điều khiển công tắc trong sơ đồ của bạn. Nếu dòng tải thay đổi và nó gây ra sự dao động trong vòng phản hồi điện áp thì bạn có thể tạo ra sự gia tăng ảo trong tần số PWM. Tôi không có thời gian để vẽ một biểu đồ đầy đủ cho bạn, nhưng về cơ bản, nếu tải tăng hiện tại khiến công tắc bật (nghĩa là nếu bạn bật một loạt đèn led), nhưng sau đó bạn nhanh chóng bật lại bật, điều đó sẽ được đặt lên trên đỉnh của xung nhịp 99,4kHz và làm cho tần số chuyển đổi trông cao hơn nhiều.

Một điều khác bạn có thể thử là làm cho R_sc quá lớn và xem dạng sóng trông như thế nào trên một tải thực sự phù hợp. Giống như bạn đã nói, tần số pwm không nên thay đổi và việc rút ra sẽ khiến chu kỳ nhiệm vụ tăng chậm vì chênh lệch giữa điện áp đầu ra và điện áp đầu vào sẽ đạt 0 khi bạn đạt mức rút tối đa. Bằng cách đó, tất cả năng lượng được tiêu tán trong điện trở, không có năng lượng nào trong bộ chuyển đổi chuyển đổi ở mức rút tối đa. Tôi có một lý do tôi nghĩ rằng đây có thể là một vấn đề, nhưng tôi thành thật mà nói tôi nghĩ đó là điều đầu tiên.

Mong rằng sẽ giúp! Chúc may mắn!

$\dfrac{di}{dt}$

$\dfrac{di}{dt}$

• Rút ngắn và mở rộng dấu vết, do đó làm giảm độ tự cảm. Tuy nhiên, không làm cho nó rộng hơn mức cần thiết, nếu không, bạn sẽ tạo ra một ăng ten lớn hơn cho EMI. Làm cho nó đủ rộng để nó sẽ mang dòng điện cần thiết.
• Nếu các dấu vết này được kết nối với mạng NHÓM, thì hãy cố gắng ngăn chúng chạy trên mặt phẳng mặt đất hoặc trên xe buýt mặt đất của một chiếc bánh mì càng nhiều càng tốt. Chỉ có đường dẫn phù hợp cho kịch bản này, là đường dẫn từ cực dương của diode đến dây dẫn đất của tụ điện đầu vào. Kết nối trực tiếp và ngắn gọn .

Ngoài ra, một số điều bạn thấy trong phạm vi không thực sự nằm trong chính mạch. Chúng được gây ra bởi sự dẫn đường dài của đầu dò phạm vi. Rút ngắn nó, như vậy:

Tài nguyên: Hướng dẫn bố trí PCB từ chất bán dẫn quốc gia

Tôi trễ 7 năm, nhưng tôi phải thêm câu trả lời của mình cho những người khác gặp phải vấn đề này: Độ gợn rất cao của 680mV (nếu bạn không gõ nhầm) ở đầu ra có vẻ như Co của bạn (tụ điện đầu ra) là hoặc bị lỗi hoặc không phải là loại ESR thấp (điện trở sê-ri tương đương). ESR về cơ bản là "điện trở" của tụ điện nhìn thấy ở tần số cao. Nếu tụ điện của bạn được đánh giá ở 85 ° C, rất có thể đó là nắp ESR cao và không phù hợp để chuyển đổi nguồn điện. Các nắp ESR thấp thường được đánh giá ít nhất 105 ° C, mặc dù các điện áp cao (trên 100V) thường duy trì ở 85 ° C và dường như vẫn ổn khi xem xét điện áp cao hơn: tỷ số hiện tại ở điện áp cao hơn. Tôi ngạc nhiên rằng không ai ở đây đã đề xuất hoặc thậm chí đề cập đến khả năng đó.