El voltaje de salida del convertidor Buck boost cae con el tiempo

Tengo un convertidor de voltaje Buck boost TPS61222, en un circuito destinado a aumentar una fuente de batería de 3.7V a 5V. Sin embargo, el voltaje de salida es constantemente inferior a 5 V: el alcance muestra una señal de 4 V con picos de hasta 6 V a aproximadamente 90 kHz, ciclo de trabajo bajo.

El consumo de corriente es de 56 mA nominales (en el convertidor). El convertidor alimenta un inversor de bomba de carga para generar -5 V, junto con una serie de otros dispositivos. El voltaje del pin de retroalimentación debe ser de 0,5 V, con una tolerancia de aproximadamente 13 mV (según la hoja de datos); el valor que muestra es más como 0,35-0,42 V.

El esquema completo y el diseño de PCB están aquí

Debe realizar y presentar más mediciones, como formas de onda reales, mediciones precisas de voltaje de CC, etc.
@PlasmaHH Si bien entiendo su punto, no puedo obtener formas de onda características adecuadas, ya que cambian constantemente, solo la forma vaga es consistente. De manera similar, para los voltajes de CC: se desvían con el tiempo, por lo que no se debe realizar una medición precisa.
exactamente ese es el punto para mostrarnos. Si, por ejemplo, el voltaje de referencia se está desviando, entonces no es de extrañar que todo lo demás esté siguiendo.
¿Cuánta carga de corriente hay en el convertidor Buck? Demasiado o muy poco consumo de corriente puede hacer que se comporte mal.
@Brendan Simpson, la carga es de aproximadamente 40-50 mA según los sensores conectados. En el voltaje de suministro estoy. Usando (3.7) debería poder dibujar 200 mA
@Mauvai ¿Se aseguró de seguir las sugerencias de diseño en la hoja de datos? (Además, dije dólar antes, quise decir impulso). ¿Puede verificar la salida en modo de circuito abierto (sin carga)? ¿Seleccionó los componentes apropiados para el regulador (especialmente el inductor y las tapas)?
@Brendan Simpson Las sugerencias de diseño se siguieron más o menos exactamente, junto con los componentes, más especificados y lo que se recomendó. Desafortunadamente, no puedo registrar la carga abierta. Nuestra mejor teoría actual en este momento es que el capacitor de salida no es lo suficientemente grande y la carga de la bomba de carga está causando problemas. ¿Hay alguna relevancia para esta teoría?
Sí, puedes (en su mayoría) siempre agregar más desacoplamiento. Si su límite de salida no es lo suficientemente grande como para manejar los transitorios de carga impuestos por la conmutación de la bomba de carga, la salida de su convertidor elevador se verá mal. Intente agregar una gran cantidad de 10u con algunos 100n más pequeños, ESR bajo, límites en paralelo y "geográficamente" locales a las cargas.
@Brendan Simpson esa configuración ya está en su lugar, límites locales de 100n y todo, por lo que tengo curiosidad sobre cómo podría ser ese el problema. Necesito probar más capacitancia de salida mañana
¿Podría intentar quitar la bomba de carga para medir el rendimiento de circuito abierto del convertidor elevador?

Respuestas (1)

Está intentando hacer funcionar una bomba de carga desde otro dispositivo de conmutación. En general, es mejor no hacer funcionar este tipo de dispositivos desde la salida de este tipo de convertidor, cuando las capacidades y las frecuencias de conmutación son cercanas. El TPS61222 se basa en la retroalimentación de voltaje para regular, y su LM2663 proporciona una carga que cambia en su frecuencia de conmutación.

Intentaría hacer funcionar la bomba de carga generando su voltaje negativo directamente desde VBatt como primera opción. Si esto es completamente inaceptable, puede agregar un límite al punto de retroalimentación del convertidor elevador, aunque esto ralentizará la respuesta del convertidor a los cambios en el voltaje de entrada y la carga de salida, lo que posiblemente cause un exceso y un defecto.

Esto tiene mucho sentido, gracias. No puedo hacer funcionar la bomba de carga de la batería, ya que necesito -5V, 3.7 no funcionará. ¿Está sugiriendo un límite entre el pin de retroalimentación y el voltaje de salida, o el pin de retroalimentación y tierra?
Realimentación a tierra con una constante de tiempo mucho más larga que la constante de tiempo del bucle. Su convertidor elevador reacciona a los aumentos de carga al aumentar el ciclo de trabajo PWM, lo que aumentará el voltaje de salida. Evite que un segundo conmutador funcione con el primero porque la entrada del segundo conmutador tiene una impedancia dinámica negativa. Al aumentar el voltaje en la entrada, la corriente de entrada no aumenta como lo haría con una carga pasiva; en realidad disminuye. Puedo ver que está retrasado en su diseño, pero consideraría la topología flyback para un conmutador cuando necesite múltiples polaridades y salidas.
En aras de una actualización: puse un condensador de 100 nF en la resistencia de 110 k (RDC2), y aunque elevó el voltaje promedio a ~ 5 V, la salida seguía aumentando a aproximadamente 90 kHz. Agregar un límite de 47uF en la salida (para un total de 57uF, muy por encima de los 10uF recomendados), reduce enormemente la variación de voltaje (aunque no completamente). Sin embargo, elevó el voltaje de salida promedio a 5.3V, lo cual no era deseable. El voltaje en el pin de retroalimentación ahora es muy constante de 513 mV
Es posible que pueda hacer un duplicador de voltaje de su bomba de carga y salirse con la suya funcionando directamente desde VBatt. Me preocuparía que el gran capacitor en la retroalimentación afecte la regulación de la carga.
Afortunadamente estoy alimentando amplificadores operacionales casi exclusivamente, por lo que la regulación de potencia no es un problema. Estoy más o menos donde tengo que estar, creo.
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