Eliminación de picos de varias fuentes de alimentación integradas

Tengo una placa que se basa en un STM32F303 y estoy usando el ADC/DAC integrado, alimentado por una fuente de alimentación de 3V derivada de una entrada USB de 5V. El 5V también alimenta un módulo, RD0515, que crea +/- 15V para amplificadores operacionales en la placa. Mi problema es que el RD0515 también crea picos bastante importantes de aproximadamente 2uS de ancho y una tasa de repetición de 20uS.

Estos están encontrando su camino a través de los pines de suministro analógico en el STM32 a una amplitud de alrededor de 100 mV y arruinando las mediciones. La placa es de 4 capas (GND y planos internos de 3V) y tiene mucho desacoplamiento de capacitores.

¿Hay una mejor manera de obtener los +/- 15V que no cause tales problemas?

¿A qué se conectan los pines de suministro analógico? Un circuito ayudaría.

Respuestas (3)

El RD0515 es un convertidor de tipo de conmutación. Como tal, no sorprende que produzca picos en un diseño no optimizado. Hay varias cosas que puede hacer para ayudar con esta situación.

  1. En el lado de entrada del convertidor, asegúrese de aplicar un capacitor de alto valor y muy baja impedancia para suministrar los picos de corriente de entrada a medida que el circuito interno se enciende y se apaga. También puede ser necesario colocar algún inductor o perla de ferrita de tipo potencia en serie con el suministro de 5V y la entrada del convertidor. El capacitor agregado debe estar lo más cerca posible del convertidor y estaría en el lado del convertidor de cualquier inductancia en serie agregada.
  2. En las salidas, es posible que deba agregar un filtro de paso bajo para eliminar los picos antes de que los +/- 15 V pasen a otros circuitos. Es posible que deba ser un filtro de varias etapas con varios inductores en serie/perlas de potencia de ferrita con capacitores intermedios a GND.
  3. Una alternativa para las salidas sería ejecutar sus circuitos analógicos en +/- 12 V y colocar reguladores lineales de baja corriente (tipos 7812/7912) entre el convertidor y los circuitos analógicos.

Puedo agregar el comentario de que el RD0515 es parte de la "econoline" de RECOM. Las piezas son pequeñas, convenientes y tienen precios atractivos. Pero para esto, renuncia a la cantidad de filtrado que el fabricante pone dentro del convertidor. El econoline ciertamente está diseñado para ser adecuado para muchas aplicaciones que no se preocupan por algunos picos de conmutación. Por otro lado, si selecciona este tipo de pieza, asume la responsabilidad de limpiar las cosas para que sean adecuadas para su diseño específico.

También tenga en cuenta que la parte RD0515 no tiene salidas reguladas. Como tal, los voltajes de salida pueden cambiar con la variación de la corriente de carga y las variaciones del voltaje de entrada. Si los diseños de sus circuitos analógicos dependen de la precisión de los voltajes de CC y tienen poca tolerancia a las variaciones de la fuente de alimentación, es posible que desee ver la opción (3) anterior.

Por último, tenga en cuenta que esta pieza debe tener una carga mínima del 10 % de su capacidad nominal para cumplir con las especificaciones de rendimiento de la hoja de datos.

Gracias. Me doy cuenta de que Murata hace pines compatibles. Idealmente, me gustaría una gota en el reemplazo (está enchufado). Es hora de leer algunas hojas de datos...
Por cierto, el dispositivo Murata NMK0515 parece tener especificaciones considerablemente mejores de ruido y regulación POV y no es mucho más caro. Probaré uno e informaré de nuevo.

Separe las líneas de suministro usando inductores.

Los inductores bloquean la CA, su impedancia aumenta con la frecuencia. El ruido se acopla a lo largo de las líneas de suministro a la línea de alimentación que alimenta el dispositivo, por lo que un inductor en esa línea bloqueará la CA. La técnica se usa a veces para crear, para separar las tierras analógicas y digitales para garantizar que el ruido de alta frecuencia (picos de voltaje) no se propague a la tierra de CA.

Quizás pueda agregar un poco más de información a esto, como qué sucede cuando coloca un inductor y qué sucede cuando no lo hace.
Los inductores bloquean la CA, su impedancia aumenta con la frecuencia. El ruido se acopla a lo largo de las líneas de suministro a la línea de alimentación que alimenta el dispositivo, por lo que un inductor en esa línea bloqueará la CA. La técnica se usa a veces para crear, para separar las tierras analógicas y digitales para garantizar que el ruido de alta frecuencia (picos de voltaje) no se propague a la tierra de CA.
Agréguelo al cuerpo de su respuesta.

Resumiendo tus necesidades:

  • +5V de entrada

  • Salida +15V MUY LIMPIO

  • -15V Salida MUY LIMPIO

Si estuviera comenzando desde cero y NO me obligaran a usar el RD0515, entonces haría el siguiente concepto para los rieles de alimentación de +15V y -15V (lo siguiente solo muestra los +15V):

1) +5V ENTRADA

a

2) Regulador (o módulo) de voltaje de conmutación Boost/Inverter con SALIDA de +16 V a +18 V (depende del voltaje de "caída" de LDO en el paso n.º 4). 18V es bastante común, pero si tiene una salida variable, ajuste el voltaje un poco más cerca de la caída de LDO.

a

3) filtro de potencia (posiblemente un filtro pi y una perla de ferrita)

a

4) regulador de voltaje lineal de caída baja (LDO).

a

5) +15V SALIDA

a

6) capacitor(es) y riel analógico

Gracias. Eventualmente lo hice con el NMK0515 y un par de tapas de 22u más inductores de 100u. Obteniendo alrededor de 40 mVpp de ruido, que es tolerable.