Irregularidad del regulador de conmutación reductor con ondulación en la salida

Usando el L5973D : seguí el esquema como indica la hoja de datos, pero probé dos inductores diferentes. He encontrado problemas con otros sistemas en la placa con un inductor ( 744 561 15 ), como Microchip mientras se ejecuta en modo de depuración. El diodo Schottky (D1) utilizado es el STPS340-SMB en lugar del STPS2L25 .

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Los requisitos del inductor son 15uH y 3A. Entonces, el primer inductor seleccionado fue el DO3316P-153 (según lo recomendado por la hoja de datos L5973D). La frecuencia que sale del L5973D en el pin uno (marcada con un círculo rojo en el esquema) se muestra en la siguiente figura:

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Cuando el inductor se reemplaza con el inductor más asequible (744 561 15), la frecuencia en el pin uno se muestra en la siguiente figura:

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Con el 744 561 15, existe esta onda añadida antes de la onda cuadrada, ¿alguien puede explicar qué está pasando aquí?

¿El inductor más antiguo (DO3316P-153) está filtrando o el nuevo inductor (744 561 15) agrega un retraso?

EDITAR:

Después de ejecutar la placa durante más de una hora, el sistema continúa reiniciándose. En este punto, no estoy seguro de lo que está pasando, ¿alguna sugerencia?

No está claro qué modelo es el "nuevo" inductor, incluye un enlace. Además, esos gráficos no muestran la frecuencia sino el voltaje (a lo largo del tiempo).
¿Cómo determinó que necesita un inductor de 3A? ¿Cuál es su corriente de salida real? ¿Está utilizando una entrada de 12 V según la vista del osciloscopio? Creo que tienes tus diodos invertidos en OP. El diodo STPS2L25 tiene un límite de corriente de 2A, obviamente no es suficiente para una corriente de inductor de 3A.
@Bimpelrekkie, se hace referencia al nuevo inductor (744 561 15) en el primer párrafo. La frecuencia CH1 se muestra en la parte inferior derecha de la imagen adjunta (243 kHz).
La parte de Wurth tiene una frecuencia de autorresonancia significativamente más baja (17 MHz típico frente a 27 MHz típico para la parte de coilcraft) que puede ser parte del problema.
@Barleyman La hoja de datos para el L5973D especificó 3A en la página 9 y también el 15uH. Sí, estoy usando 12V, lo siento, no lo mencioné. Con el diodo, estoy usando el STPS340-SMB que tiene una clasificación de 4A y está en el camino correcto.
@PeterSmith No estaba al tanto de esto, pero no veo cómo tendrá un efecto en mi situación actual. Esto está en el rango de 250kHz.
@GarethT. Depende de la tasa de transición del interruptor. Si está lo suficientemente cerca del SRF del inductor, podría hacer lo que ve.
Intente cargar la salida con algo representativo de su carga real. O intente agregar un capacitor cerámico de 1 uF a través del electrolítico. O hacer ambas cosas. La capacitancia paralela efectiva del peor inductor puede causar esto en cargas livianas con un capacitor de salida electrolítico de HF deficiente.
Parece que acaba de ingresar a DCM con su inductor 744 561 15. ¿Has diseñado para CCM?
@winny Parece tan obvio ahora que lo dices, está bien en DCM.
@GarethT. El diseño de la hoja de datos es para algunos parámetros operativos específicos, por ejemplo, voltaje y carga. Entonces, a menos que realmente esté cargando la salida con ~ 2.5A más o menos, no necesitaría un inductor 3A. Si su carga es (mucho) menor, querrá una inductancia mayor para permanecer en CCM. El ajuste de los parámetros operativos del convertidor CC/CC no es un negocio trivial, y la micro hoja de datos de ST le brinda una gran comprensión al respecto. Tal vez tengan una herramienta o una referencia en el sitio de la empresa.
Como el valor de la inductancia no cambia, el DCM estará presente ya sea un inductor antiguo (DO3316P-153) o un inductor nuevo (744 561 15). como el comportamiento de DCM no se observa para el inductor OLd y se observa para el nuevo, entonces a una frecuencia de conmutación de 250 Khz, la inductancia del nuevo inductor es aún menor a 250 Khz. a una frecuencia de conmutación de 250Khz con Vin 12, Vout 3.3V, con 15uH, la ondulación actual pp es ~ 683 mA, si la carga predeterminada es < ~ 300 mA, entonces se ingresará DCM,
@ user19579 ¿De dónde obtuvo esta información (no puedo encontrar esto en la hoja de datos que tengo). Gracias por tu comentario. De mucha ayuda.
@Gareth T: Esos son cálculos fallidos que se encuentran en cualquier diseño general de Buck, V (Vinmax-Vout) = L * di (ondulación)/dt (a tiempo). Encuentre min Lmin. Luego, con L seleccionado, calcule delta I, su corriente debe ser al menos> delta I/2 para tener CCM.

Respuestas (1)

Parece que su corriente de carga es lo suficientemente pequeña como para que el convertidor reductor entre en modo discontinuo. Esto significa en términos básicos que la carga del inductor se agota antes del final del ciclo, por lo tanto, suena un poco antes de que comience el siguiente ciclo.

Por lo general, se recomienda permanecer cerca de la transición entre el modo continuo y discontinuo en el funcionamiento normal. En teoría, esto conduce a tamaños y costos de componentes óptimos, pero en la práctica es un objetivo en movimiento.

Wikipedia brinda una explicación razonablemente buena de lo que sucede allí: https://en.wikipedia.org/wiki/Buck_converter#Discontinuous_mode

Para empujar el SMPS de regreso a CCM, querrá un valor de inductancia mayor. Sin embargo, cambiar el tamaño del inductor también puede requerir un condensador de salida más pequeño. Y luego también debe reajustar la compensación del bucle de retroalimentación.

Si no se siente cómodo con todo eso, le sugiero

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