¿Es este el comportamiento normal del regulador Buck?

Recientemente comencé a probar reguladores de dinero, sin embargo, mis resultados no fueron los que esperaba. Por un lado, el voltaje de ondulación me parece un poco alto, es de aproximadamente 800 mV sin carga y sube a 4.5 V con una carga constante de 1 A. Para ser justos, son solo picos cortos los que crean esta onda. Aquí hay una captura del regulador sin carga:

Sin carga

A 1A, el voltaje de salida cae alrededor de 100 mV y los picos de voltaje se vuelven bastante grandes:

carga 1A

Estoy usando el XRP7664 en la configuración dada en la hoja de datos pero cambié el voltaje de salida a 6V (Esquema en la página 1 con R1 cambiado a 56k). El circuito se construyó sobre una placa de conexiones y las conexiones se hicieron con cables. Mi pregunta es la siguiente: ¿Es este el comportamiento operativo normal de un regulador de dinero?


R1 cambió a 56K

Esquemático

He estado usando este documento, "Gestión de ruido en sistemas portátiles de RF" , como un recurso para comprender el ruido del regulador reductor.
Hoja de datos, página 1 con R1 cambiado a 56k
@vicatcu Bueno, cuando es un SMPS que al menos puede crear el voltaje de salida deseado, entonces es: PCB layout or it didn't happen:)
@abdullahkahraman, se hizo en una placa de prueba, alguien solo tiene que escribir una respuesta que explique cómo la placa de prueba lo causa.
¿Cuál es tu carga? Además, ¿cuál es el voltaje de entrada y qué tan limpio es? 4.5v es una ondulación un poco alta para un convertidor reductor.

Respuestas (2)

En primer lugar, la inductancia de la mayoría de los elementos del circuito y los tamaños de bucle empiezan a ser importantes cuando se trata de alta frecuencia, alta d yo d t o alto d V d t .

Alto d yo d t significa que la corriente cambiará demasiado en poco tiempo, por ejemplo, cuando la corriente pase de 100 mA a 2 A en 1 ns. Resolvamos esto:

d yo d t = ( 2 0.1 ) A 10 9 s = 1.9 A 10 9 s = 1.9 10 9 V

Ahora esto es alto. Pero, ¿cómo sé que esto es alto, en comparación con qué? Citado de Wikipedia:

El efecto de un inductor en un circuito es oponerse a los cambios en la corriente a través de él desarrollando un voltaje a través de él proporcional a la tasa de cambio de la corriente.

Y ese voltaje es:

v ( t ) = L d yo d t = ( 25 10 9 ) ( 1.9 10 9 ) = 47.5 V

Eso significa que si su corriente a través de un inductor de 25 nH pasa a 2 A desde 0,1 A en 1 ns, entonces producirá 47,5 voltios a través de él, ¡eso es mucho! Dado que un cable más largo significa una inductancia más larga, significa más voltaje al mismo tiempo. Un cable de 5 cm con 5 mm de diámetro tiene aproximadamente 30 nH. Echa un vistazo a esta herramienta.

Los transitorios de conmutación (no la ondulación) que se encuentran en las imágenes que ha agregado probablemente se deban a que ha integrado este circuito con cables largos y delgados, o debido a sus malas técnicas de sondeo, o ambas cosas.

Ahora que sabe que necesita acortar y ensanchar las pistas/cables cuando se trata de SMPS y sabe por qué.

Teniendo eso en cuenta, aquí está la lista de verificación que debe obedecer cuando se trata de fuentes de alimentación conmutadas:

  • Intente hacer una PCB con un plano de tierra sólido. Si no puedes, entonces;
  • Mantenga las trazas lo más cortas y anchas posible donde haya mucha d yo d t o alto d V d t .
  • En su convertidor reductor, estos incluyen el cableado desde la tierra del capacitor de entrada hasta la tierra del IC y el cableado desde el capacitor de entrada hasta el pin de entrada (IN) del IC.
  • Cuando mida la ondulación de salida, coloque la sonda de su osciloscopio directamente en el capacitor de salida y el cable de tierra de la sonda directamente y brevemente en la tierra del capacitor, como se muestra a continuación:

Cómo medir la ondulación de salida de un SMPS

Tus números están mal en tu ejemplo. dI/dt = 1,9/1E-9 = 1,9E9 y V = 100E-9 X 1,9E9 = 190V.
@MikeJ-UK Ups, gracias por la corrección. Tienes razón, nano es e-9, pico es e-12.
Sus ecuaciones aún muestran picos en lugar de nanos. Y no tienen unidades.

Más allá de los picos de conmutación comentados por otros, veo signos de funcionamiento inestable en la forma de onda 1A.

Cuando observa una forma de onda de ondulación típica, debería ver una forma de onda de diente de sierra muy parecida a la que muestra su primera forma de onda. El período debe ser estable de ciclo de conmutación a ciclo de conmutación.

Su segunda forma de onda muestra un período y una frecuencia muy erráticos. Lo más probable es que esté relacionado con el ruido, ya que ha indicado que no ha implementado este buck en una PCB sino en una placa proto.

Debería intentar girar una PCB pequeña o ver si el fabricante tiene una placa de evaluación con la que pueda jugar.