第一版测试情况,测试参数除了瞬态响应不佳,上下峰值有90mV左右,其他数据还可以。不过也都还有优化空间,于是乎准备画第二版,准备在各项参数上都有所提升。 首先是优化电感跟频率了,电感和开关频率直接影响效率和纹波,感值和开关频率还真不是那么容易定下来的,理论计算后还需要尝试各种组合实际测试,但是不管我怎么换,纹波噪声始终最低也只能到20mV左右,那些噪音真让人头大,都用上接地环了,还是不让人省心。
偶然,四周的聒噪声突然寂静,没有了中央空调轰轰声,没有了装修施工的机械声,亦没有了3D打印机那吱吱的惨叫,一切犹如冬日的清晨般宁静,投足桌前,侧目而视,眼前所见,瞬间惊呆······没错,示波器上显示的纹波,7mV。我恍然大悟,这市电源,这环境,浪费了我多少无辜的时间。(说句人话:就是中央空调等一些大型设备让整个电源环境都不干净了,引入了很多噪声,即使我讲输入换成12V的锂电池,虽有改善,但示波器还是会受干扰,不过已经好很多了,最好的测试结果是在等那些设备进入休眠期,于是,我开始了我漫长的测试——等待它们休眠)。不好意思,扯了一段废话。继续
更改过多次频率,后来放弃了,还是选择了1MHZ,或许内部补偿是为1MHZ而作的也不一定呢。
那接下来还是选电感吧,加大了电感4.7uH,测试效果不错,带载2A效率还有92%以上。
静态电流跟轻载电流,电感大点,轻载效率稍微提一点。4.7uH电感有差不多79%以上了,为了让静态电流更小,这里将反馈电阻加大了,上电阻1.5MΩ,下电阻953KΩ。
其次是反馈电容C15,按照数据手册说明,推荐4.7pF-22pF,而在测试过程中,发现即使接22pF,瞬态峰峰值还是很高,有差不多120mV,这也就意味着瞬态响应这一项直接0分。虽然减小电感感量可以优化瞬态响应,但是带来的坏处是纹波的增加。无奈只能继续加大这个反馈电容,加大这个电容进行测试,发现在680pF后的时候优化空间比较小了,考虑到担心继续增大会引起自激等问题,最后将这个电容值选在了680pF。
整机电容容量不允许超过60uF,还是为了纹波瞬态,尽量靠近60uF了,这里不考虑误差,还好实测容值也没有超过。修改的原理图如下图所示,输入加电感只是当时电源环境太差了,想加上去试试,后面实际测试没有焊接。
LT8640S原理图.pdf
(112.44 KB, 下载次数: 1)
BOM清单:
| | | | | |
| | 2.2uF;±10%;50V;X7R;1206;-55℃~125℃ | | | |
| | 100NF; ±10%; 50V; X7R; 0603; -55℃~125℃ | | | |
| | 1uF; ±10%; 50V; X7R; 0603; -55℃~125℃ | | | |
| | 10uF; ±10%; 35V; X7R; 1206; -55℃~125℃ | | | |
| | 1NF;±10%;50V;X7R;0603;-55℃~125℃; | | | |
| | 10pF;±5%;50V;NP0;0603;-55℃~125℃; | | | |
| | 10uF(106); ±20%; 10V; -55℃ ~ +105℃; KEMET(基美) | | | |
| | SLF10165T;4.7UH;±20%;-40℃~105℃;TDK | | | |
| | 1MΩ;±1%;1/10W;0603;±100ppm;-55℃~155℃; | | | |
| | 1.5MΩ;±1%;1/10W;0603;±100ppm;-55℃~155℃; | | | |
| | 953K;±1%;1/10W;0603;±100ppm;-55℃~155℃; | | | |
| | 41.2K;±1%;1/10W;0603;±100ppm;-55℃~155℃; | | | |
| | | | |
|
PCB布局的话,数据手册上有给布局参考,主要就是输入和输出的大电流回路尽可能小,芯片都集成化了,所以布局方面比较简单。
PCB布局,2层板绰绰有余,既然比赛允许设计2-4层PCB,为了让纹波更出色,设计了4层板,板层顺序为TOP-GND-POWER-BOT。反馈电阻可能的靠近IC,输出至反馈电阻的线我放在了第三层,四层板全部铺地。
兼顾优化,瞬态测试峰峰值只能改到这了,有90mV左右,也能勉强得点分。
静态电流1.4uA-3.7A之间跳变,1.4uA持续时间比较长,取平均约
2.5uA;
带载125uA时用万用表测试输入电流为32.4uA;
万用表实测输出电压为2.507V
实际效率=2.507*2.507/20/11.99/0.0324=
80.89%
测试重载2A效率
因存在线压降,万用表实测输出电压2.496V
实际效率=2.496*2/0.45/11.99=
92.52%
带载1.25A,纹波约
5mV,示波器最小刻度只有10mV,把所有设置摸遍了没找到可以调节更小的,实际测试可能有点出入。
根据测试情况稍微预估一下分数
总结:瞬态响应救不动,有90mV上下峰峰值,Burst模式在无外部补偿基本改不到70以下。电路工作于Burst模式,能实现超低静态电流和轻载下较高效率,不足的是瞬态响应差,而FCM模式则轻载以及静态功耗较高,但是瞬态响应好很多,要想获得高分,还是需要兼顾两个模式之间相互切换。
第一次参加电源网比赛,发帖也是第一次,没经验,哈哈。回顾大赛,个人的时间比较不足,经常忙于其他事,所幸还是在规定时间内完成了。在调试过程中倒是发现很多自己的不足,理论知识还是要配合实际操作啊。这波选型发现ADI很多电源IC性能都不错,在要求比较高的场合很适用。 在此感谢世纪电源网,也感谢大赛负责人有范儿,对这个大赛也是忙前忙后,有什么比赛流程不懂的都一一解答。
。