¿Qué tan inestable puede ser el voltaje de suministro digital?

Estoy tratando de elegir el mejor convertidor de CC-CC (económico, de tamaño pequeño y confiable) para convertir 24V -> 5V para mi dispositivo. En el futuro planeo cambiar a 3.3V.

El dispositivo consta de un microcontrolador, algunos circuitos integrados lógicos, un transceptor RS485 y algunos LED.

Necesito como máximo 300mA a 5V.

Hasta ahora probé tres configuraciones:

LM2576 , funcionando a 57kHz. Inductor de 680uH, capacitor de entrada de 330uF, capacitor de salida de 1000uF. Sin embargo, esta configuración es bastante grande. Un gran inductor, dos condensadores muy grandes y un convertidor D2PAK ocupan demasiado espacio en la placa. El IC original es bastante caro y está diseñado para corrientes mucho más altas (3A) que mis necesidades (300mA).

Mornsun B2405S-1W , DC-DC integrado, 100kHz, condensador de entrada y salida de 220uF. Es casi ideal, pero el voltaje de entrada no puede variar más del 10% de 24V. Tampoco hay una versión de 3.3V disponible. Está aislado (lo que no necesito) y bastante difícil de comprar. La hoja de datos recomienda un condensador electrolítico de 22uF en la salida, que también consume algo de espacio.

RT8259 , este fue mi último intento. Está diseñado para ser bastante barato y eficiente. Es lo suficientemente elástico para proporcionar 5V y 3.3V. La hoja de datos recomienda una salida de 22uF, capacitores cerámicos de entrada de 10uF e inductor de 6.8uH. Usé un inductor de 10uH. Ningún condensador electrolítico fue una ventaja para mí. Funciona a 1,4 MHz. Usé un pequeño inductor CD32 y un diodo SS31.

El problema es que con RT8259, obtengo un voltaje de salida realmente inestable:

1

Para comparar - de LM2576:

2

y de B2405S-1W:

3

Lo que traté de hacer:

Intenté agregar tapas de tantalio de 4.7 uF de cerámica de 100 nF en la salida de RT8259, pero NO hubo cambios.

El diseño es exactamente como en la hoja de datos.

Las preguntas:

  • ¿Qué tan malo es ese voltaje para alimentar circuitos digitales, como el mío? ¿Cómo puedo mejorar el voltaje de salida?
  • Si aumento la inductancia, ¿debería ayudar?
  • ¿Qué sucederá cuando la inductancia sea demasiado alta/baja?
Parece que está recibiendo una fuga de corriente de carga en su voltaje de retroalimentación. ¿Notó el diseño de PCB recomendado en la hoja de datos? ¿Cómo y dónde conectaste la tierra de retroalimentación a la tierra de alta corriente? Y te sugiero que necesites un capacitor de salida. richtek.com/assets/product_file/RT8259/DS8259-03.pdf
Necesita listar su carga y corriente
@Jack Creasy. Como dije antes, el diseño es casi exactamente el mismo que en la hoja de datos. Hay un condensador de salida, por supuesto.
@ laptop2d Dije que necesito hasta 300 mA a 5v. Probé el convertidor con una carga de 0 a 100 mA, casi no hay cambios en el voltaje de salida
Muestre el diseño de Richtek. Incluso si dice que es idéntico a la hoja de datos, muéstrelo. Además, ¿cómo lo estás probando? Si está utilizando una pinza de cocodrilo de tierra larga en su sonda de alcance, puede captar ruido.

Respuestas (3)

Actualizar

Lo más probable es que el problema no sea causado por la selección de componentes, sino por el ruido del inductor sin blindaje.

Traté de mantener el diseño lo más pequeño posible y elegí una bobina sin blindaje de 3 mm x 3 mm.

El diseño:

Disposición

Conecté el inductor con algunos cables y lo giré en una dirección diferente. La onda de salida cambió a:

Lo que da menos de 10 mV de ondulación.

Sí, el inductor sin blindaje podría ser un problema. Su diseño es bueno, pero hay un error: debe tomar la salida de 5V directamente en el capacitor de salida (esquina superior izquierda) y no en el inductor. En su diseño, la inductancia de rastreo en serie con la tapa disminuirá en gran medida su capacidad para filtrar la ondulación de alta frecuencia.
¿Cuál es la forma del campo magnético de los inductores? ¿Debo girarlo, alejarlo o elegir un inductor completamente blindado?
Blindado es mejor. ¿Puede mostrar su hoja de datos?
Todavía estoy buscando una opción para arreglar el dispositivo actual

Bien... He hecho algunas compras para usted: los siguientes inductores blindados están disponibles en Mouser y deberían radiar menos que el que tiene.

http://www.mouser.com/ds/2/54/RU2016-778241.pdf http://www.mouser.com/ds/2/281/product-1023196.pdf

Sin embargo, hay problemas con el diseño:

1) Como dije en mi comentario, la ubicación de la tapa de entrada, el diodo y la tapa de salida es muy buena, ya que sus pines GND están muy cerca uno del otro y mantendrán las corrientes de HF en el plano GND en un circuito muy cerrado.

Sin embargo, la salida de 5V se toma justo después del inductor, lo cual es incorrecto. Debe tomarse después del condensador. La traza de inductancia desde el inductor hasta la tapa de salida se suma y reduce su eficiencia como filtro, lo que agregará ruido.

El primer rastro que publicó con un voltaje de salida ruidoso no se parece mucho a un acoplamiento inductivo para mí. Dado que la corriente del inductor es un diente de sierra, debería acoplar cosas de diente de sierra en su medición, pero no es así.

Es posible que la reducción del ruido que se ve al agregar cables para girar el inductor se deba a agregar unos pocos nH además de la capacitancia parásita del inductor, lo que mejoraría el filtrado de la tapa de salida.

2) Echemos un vistazo a los comentarios. No sé si el trazo de 5V en la parte inferior derecha continúa hacia la derecha... pero si lo hace, entonces el voltaje será de 5V en este punto, sin embargo, será más alto en el trazo de 5V en la parte inferior izquierda.

3) Las resistencias de retroalimentación están justo encima de las líneas de datos ruidosas... Apuesto a que enviar señales digitales en las trazas azules verticales alterará la salida de su regulador.

0) Ya compré algunos inductores nuevos de mouser, pero tengo que esperar hasta el lunes para probarlos. 0) Cuando muevo o doblo el inductor hacia el RT8259, la ondulación comienza a aumentar. Cuando lo alejo, se reduce a 10mV. 1) Todas las partes que requieren +5V están debajo del inductor. Si tomo la energía directamente del capacitor, tendría que enrutarla debajo del inductor. Mi siguiente idea es cambiar los lugares del inductor y el capacitor de salida, debería ser mejor.
2) Sí, va hasta el final del tablero. Lo hice de esa manera para permitir el flujo del plano de tierra hacia el DCDC 3) Esas líneas manejan los registros de desplazamiento que establecen los relés. El 99,999 % del tiempo no habría señal de reloj ni cambios de datos

Siempre que los circuitos sean puramente digitales, un par de decenas de mV deberían estar bien. Es cuando tienes circuitos analógicos que una ondulación como esa puede tener un efecto serio.

¿Qué tan inestable puede ser el voltaje de suministro digital?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v