SMPS buck de bajo costo con IC AOZ1284 - 5V x 4A - valores para pin COMP

Quiero usar un convertidor reductor basado en IC AOZ1284PI de Alpha & Omega Semiconductor. AOZ1284PI es un controlador buck de bajo costo. Por ejemplo, en Digikey cuesta USD 0,51 @ 500, mientras que el TPS54340 de Texas Instruments cuesta USD 2,53 @ 500. El IC admite hasta 4 A de corriente de salida continua, por lo que quiero usarlo para reducir un riel de 12 V a un riel de 5 V. de entregar 4A. A continuación se muestran los parámetros que utilicé para hacer los cálculos utilizando las ecuaciones que se muestran en la hoja de datos. He calculado RC en 180K ohmios y CC en 1.5nF. Me gustaría preguntar si alguien puede hacer una revisión de estos cálculos y verificar si estos valores son realmente adecuados, el valor de CC y RC en el esquema, que va conectado al pin COMP.

Hoja de datos: http://www.aosmd.com/res/data_sheets/AOZ1284PI.pdf

Parámetros:

  • Vfb = 0,8 V
  • Vsalida = 0,8 + (0,8 * 1800/330) = 5,15 V
  • salida = 4A
  • CO2 = 141uF
  • COesr = 5 mOhm
  • inductor = 4.7uH 8x8x4mm (SRN8040TA-4R7M). Corriente 5.8A. Saturación 6.7A
  • FSW = alrededor de 1MHz (47K 1% de resistencia)
  • fc = 30KHz (frecuencia de cruce) o tal vez 5khz si es mejor
  • Vin = 12V
  • RL = 5,15 V / 4 A = 1,28 ohmios (las hojas de datos indican RL)

Cálculos:

  • fp1 = 1 / (2pi * CO * RL)
  • fp1 = 1 / (6,28 * 141 uF * 1,28 ohmios)
  • fp1 = 1 / (6,28 * (141*10^-6) * 1,28)

  • fp1 = 882.2

  • fz1 = 1 / (2pi * CO * esrCO)

  • fz1 = 1 / (2pi * 141 uF * 5 mOhm)
  • fz1 = 1 / (6,28 * (141*10^-6) * (5*10^-3))

  • fz1 = 225866.2

  • RC = fc * (VO/VFB) * ( (2pi * CO) / (GEA*GCS) )

  • RC = 30000 * (5.15/0.8) * ( (6.28*(141*10^-6)) / ((200*10^-6)*(4.5)) )
  • CR = 190009.25

  • CR = 180K...

  • CC = 1.5 / (2pi * RC * fp1)

  • CC = 1,5 / (6,28 * 180000 * 882,2)
  • CC = 1.5*10^-9
  • CC = 1.5nF...

Entonces finalmente

  • fp2 = GEA / (2pi * CC * GVEA)
  • fp2 = (200*10^-6) / (6,28 * (1,5*10^-9) * 500)

  • fp2 = 42,4

  • fz2 = 1 / (2pi * CC * RC)

  • fz2 = 1 / (6,28 * (1,5*10^-9) * (180000))
  • fz2 = 589

esquemático:

ingrese la descripción de la imagen aquí

A continuación muestro mi diseño actual, desde la capa superior:

ingrese la descripción de la imagen aquí

En la capa inferior, tengo un buen suelo pobre.

ingrese la descripción de la imagen aquí

Saludos.

EDIT1 Esquema y diseño después de que el usuario Verbal Kint respondiera a la pregunta. Entrada de 12V, salida de 5V @ 4A

ingrese la descripción de la imagen aquí ingrese la descripción de la imagen aquí

Un objetivo de cruce de 30 kHz es bastante agresivo y no es posible comentar sin tener la respuesta de control a salida de su convertidor reductor con los ESR de tapas. Además, a menos que haya un polo interno en este chip (que lo dudo), debe compensar el bucle con un compensador de tipo 2, no un tipo 2a como lo implica su configuración. También implica que el amplificador operacional tiene suficiente ganancia OL a 30 kHz y considerando el contenido deficiente de la hoja de datos, no sé cómo puede verificar esto.
¿Qué rango de frecuencia de cruce crees que sería más adecuado? De hecho, no hay necesidad de ser 30Khz.
De acuerdo con el dibujo de la hoja de datos del circuito de aplicación típico, solo hay una tapa y una resistencia en serie en el pin COMP. No hay tapa entre el pin COMP y GND.
Bueno, he visto la ficha técnica y es difícil dar menos información : ) Una segunda gorra. a través de R C la red es necesaria para reducir la ganancia a alta frecuencia. Una frecuencia de cruce más razonable probablemente residiría entre 1 kHz y 10 kHz, dependiendo de su experiencia con este ejercicio.
Hola, Gracias por tu ayuda. No tengo el conocimiento suficiente para poder estar seguro de los valores de RC, ni del valor del límite en el RC (que lo llamaré CP - límite paralelo). Agregaré este segundo límite en mi diseño. Pregunta: Teniendo en cuenta una frecuencia de cruce de 5 KHz, ¿puede calcular el valor de la resistencia de compensación y los condensadores? No hace falta que sean calculos perfectos, solo quiero saber estos valores para hacer pruebas iniciales, tengo un muestrario de capacitores y resistencias 0603 de casi todos los valores comerciales para hacer pruebas.
verifique el esquema en la publicación nuevamente, lo actualicé.

Respuestas (1)

Como dije en los comentarios, antes de intentar estabilizar un convertidor de cualquier tipo, necesita su función de transferencia de control a salida. El problema aquí es que la hoja de datos de este chip Alpha & Omega está elocuentemente vacía, por lo que es difícil averiguar cuáles son sus componentes internos. De todos modos, he capturado un esquema usando Elements, la versión de demostración gratuita de SIMPLIS en la que incluí los límites de salida. ESR y la resistencia del inductor:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El chip puede cambiar hasta 6 A con un 0.22- Ω resistencia de sentido interno y probablemente haya alguna compensación de pendiente interna, pero no hay detalles. Para compensar a este tipo, tengo cálculos automatizados como se muestra en el libro que escribí hace un tiempo:

ingrese la descripción de la imagen aquí

A partir de la simulación, primero verifica que el punto de operación esté bien, lo que significa que el convertidor regula y entrega 5 V desde la fuente de entrada de 12 V:

ingrese la descripción de la imagen aquí

El circuito conmuta a 1 MHz y entrega 4 A a la carga. El voltaje de retroalimentación es de alrededor de 900 mV y ahora podemos extraer la función de transferencia de control a salida:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si elegimos una frecuencia de cruce de 10 kHz, extraemos los siguientes datos del gráfico: la magnitud en F C es -5,8 dB mientras que la fase es -82°. Ingrese estos datos en la hoja automatizada y vuelva a ejecutar la simulación. Mire la ganancia de apariencia compensada y verifique que esté bien:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Oui! Perfecto, una frecuencia de cruce de 10 kHz y 0 dB con el margen de fase deseado de 70°. Un diseño estable como una roca para este punto de operación. Ahora debe explorar varias situaciones (cambios de carga, cambios de voltaje de entrada, valor de capacidad de salida y dispersión de ESR, etc.) para asegurarse de que la estabilidad no esté en juego en ninguna de estas situaciones, pero para un proyecto simple debería funcionar bien. Los valores de los componentes calculados para el pin COMP son: R 2 = 76.4 k Ω , C 2 = 55 pag F y C 1 = 835 pag F . Por supuesto, puede redondear estos valores a los valores normalizados más cercanos. ¡Buena suerte con este diseño!

Muchas gracias por tu trabajo, aprecio mucho tu ayuda. Para ser claros, en mi esquema haré RC = 82K (1%), CC = 820pF (NP0 5%) y CP = 56pF (NP0 5%), ¿está bien? He agregado un esquema actualizado y un diseño de PCB en la parte inferior del tema, verifíquelos ahora. He agregado el límite de CP al diseño. Otra pregunta: si quiero un rango de entrada de 10 a 32V en lugar de 12V fijo, los valores de estos componentes serían diferentes, ¿no? ¿O el circuito debería funcionar bien también con los valores que das? Gracias de nuevo.
No hay problema, me alegro si pudiera ayudar. Debido a que es un control de modo de corriente, debería ser bastante insensible a las variaciones de voltaje de entrada. Incluso si el modo operativo cambia (CCM a DCM en línea alta), no espero ningún problema. Buena suerte.
¿Los valores de CP y CC son correctos en el esquema de la parte inferior? Solo para estar seguro, tal vez los invertí
Me parecen bien.
De acuerdo. Muchas gracias, de nuevo. Muy buen trabajo. Saludos.
¿Qué cambia si modifica R3 de 1,7 ohmios a 1,2 ohmios? R3 parece ser la carga. 5V / 1.7R = 2.94A. 5V / 1.2R = 4.16A. ¿Se mantendrán los componentes de compensación en los mismos valores que ha calculado?
Un convertidor reductor operado en modo de control actual es un sistema bastante estable. Cambiar la carga de salida en las proporciones propuestas no afectará la estabilidad. Hay suficiente margen en teoría.
Si cambio el voltaje de salida a 4.1V (al cambiar la resistencia de retroalimentación superior de 1800 ohmios a 1330 ohmios), en este caso podría usar los mismos valores de compensación que usted calculó.
SMPS buck de bajo costo con IC AOZ1284 - 5V x 4A - valores para pin COMP
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v