世纪电源网社区logo
社区
Datasheet
标题
返回顶部
已解决

求助 DC-DC问题

[复制链接]
查看: 862 |回复: 31
1
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 12:49:52
10问答币
当时要求的AC-DC小模块需求仅为交流AC24V输入,输出为DC20V/1A,实现方式不限。问题在于1A的电流 LDO不现实。考虑用BUCK电路实现,前期分析过可行,并用电路板做过测试,纯电阻性负载1A条件下,无发热元件,文波并不大,采用 TPS5430内置开关管,开关频率500K。
         分析时只考虑了几点:
         1.TPS5430的输入范围允许,输出电流允许。
         2.电感标参允许(按输入是稳定的DC电压,计算占空比、标称的开关频率下电流纹波系数,电感的DCR,电感的温升均是合理值)
         3.输出电容未考虑ESR,仅估算纹波电流产生的输出电容纹波电压。
现在存在问题如下:
         1.输出空载时纹波电压峰峰值40mV,当负载增大如上图(上图为输出1A左右的波形,CH1为输出电压,CH2为输入整流后的电压波形),输入电压升高时,占空比没能快速下降,输出电压升高,输入降低时占空比减小又跟不上。
         2.试过方法1,给反馈电路的高端电阻并66nF电容,想扩展整个环路带宽,效果不明显与上图波形相同,仅峰值低了1格。
方法2,从输入Vin串10uF电容至Vf,想要前馈下,波形如下图:
看起来更严重。
现在问题原因不明了,猜测原因如下:
1.环路带宽究竟是宽了还是窄了,宽可以导致更大的过冲下冲,有可能。
2.直观理解环路带宽窄了,反映迟钝,也有可能。
3.前馈直观感觉上应能解决,参数给的不对吗?


微信图片_20200918161556.jpg

黄色为整流后波形,蓝色 为纹波

黄色为整流后波形,蓝色 为纹波
微信图片_20200918161609.jpg

降低带宽的波形

降低带宽的波形

负载电流大约0.4A的输出电压波形

负载电流大约0.4A的输出电压波形

加了 前馈后就 成这个样子

加了 前馈后就 成这个样子

负载电流达到1A波形,蓝色 为整流后BUCK电容电压,黄色为输出电容 电压

负载电流达到1A波形,蓝色 为整流后BUCK电容电压,黄色为输出电容 电压

最佳答案

查看完整内容

按目前的参数做了仿真,左边是模拟实际波形右边是环路做了调整,通过调环路可以解决过冲但解决不了跌落,应该就是受到了最大占空比限制。 将输入电容提升至2000uF以上输出可以得到改善,另外参考给出的实际波形(假设整流桥压降2V),输入电压的有效值实为22V左右,可以实际确认一下。
leiz
  • leiz
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:2442
  • |
  • 主题:4
  • |
  • 帖子:402
积分:2442
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 13:27:11
 
所以你的问题是输出纹波太大?
1.减小输出电容的ESR
2.增大感量,减小电感的纹波电流

评分

参与人数 121币 +5收起理由
世纪电源网-九天 + 5

查看全部评分

尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 13:32:33
 
轻载正常,重载时的输出中带 的那个 100HZ怎么来的?怎么去掉?

leiz
  • leiz
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:2442
  • |
  • 主题:4
  • |
  • 帖子:402
积分:2442
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 14:24:14
 
100HZ是工频的纹波吧?  增大输入电容容量试试呗
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 15:14:27
 
从示波器上看输入电容上的波动 峰峰值最大0.4v,实际输出电容上的更大。怀疑环路出问题,不知道怎么解决
leiz
  • leiz
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:2442
  • |
  • 主题:4
  • |
  • 帖子:402
积分:2442
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 15:21:20
 
输入电容增大,输出电容确认下ESR
谢开源
  • 积分:2146
  • |
  • 主题:62
  • |
  • 帖子:508
积分:2146
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 15:50:33
 
把输出电容改用普通电解试试

评分

参与人数 121币 +5收起理由
世纪电源网-九天 + 5

查看全部评分

YTDFWANGWEI
  • 积分:102140
  • |
  • 主题:139
  • |
  • 帖子:44505
积分:102140
版主
  • 2020-9-21 16:58:32
 
电路原理图及参数。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-21 19:25:17
 
谢谢,帮忙看下。
原理图.PNG
顶层.PNG
底层.PNG
wangdongchun
  • 积分:27171
  • |
  • 主题:46
  • |
  • 帖子:4497
积分:27171
LV10
总工程师
  • 2020-9-21 20:47:13
 
将前级高频滤波电容换成10nf试试看

评分

参与人数 121币 +5收起理由
世纪电源网-九天 + 5

查看全部评分

YTDFWANGWEI
  • 积分:102140
  • |
  • 主题:139
  • |
  • 帖子:44505
积分:102140
版主
  • 2020-9-22 08:19:25
 
这个频率是100HZ的,跟整流后频率一致。但不清楚为什么会引起这么大尖峰。可以对比看看这个尖峰发生在整流后什么时刻。
wh6ic
  • wh6ic
  • 在线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:5684
  • |
  • 主题:14
  • |
  • 帖子:477
积分:5684
LV8
副总工程师
  • 2020-9-22 09:31:47
 
虽然犯了DCDC布局的不少错误,但不至于这么严重,前馈电容去掉不要,或者不应该10uF这么巨大,也许 1000pF 都偏大。输出纹波是 DCDC 控制环路工作的必要条件,只能衰减,无法消除。
你这是 工频纹波,DCDC应该可以基本消除,就算要加前馈电容,也应该并联在 R1 上,才能比较好的衰减 DCDC 的高频纹波




boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-22 09:08:33
 
可能是输出电压跟输入电压太接近的缘故(D=0.833),1A电流时相对于轻载输入电源波动量更大,此时的占空比可能超出了芯片的最大占空比导致工作不正常。
适当增大输入电压或输入电容可以验证这个问题。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-22 09:48:34
 
非常感谢,我再焊块试试,顺便查下datasheet
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-29 12:15:23
 
原则 上是对的,但是用24V/50W的开关电源给供直流,1A输出是没问题的,纹波仅有40mV峰峰值
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-29 12:37:36
  • 倒数10
 
不清楚这颗芯片的最大占空比是多少,如果按Dmax=0.86算,最低输入电压是23.25V,当前24V输入可以正常工作。
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-30 08:41:51
  • 倒数9
 
两种输出对比.jpg
按目前的参数做了仿真,左边是模拟实际波形右边是环路做了调整,通过调环路可以解决过冲但解决不了跌落,应该就是受到了最大占空比限制。
将输入电容提升至2000uF以上输出可以得到改善,另外参考给出的实际波形(假设整流桥压降2V),输入电压的有效值实为22V左右,可以实际确认一下。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-30 10:59:54
  • 倒数8
 
厉害!!,请问下你是怎么调整环路响应 的 ?我可以将供电的变压器输出电压稍微改大点。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-30 11:01:22
  • 倒数7
 
你是降低环路带宽,还是增大的?
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-30 11:14:31
  • 倒数6
 
增大带宽,这样动态响应会更快。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-30 11:18:46
  • 倒数5
 
可以告知下怎么做的?参数多少吗?我在实物上试试。
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-30 11:22:43
  • 倒数4
 
可能不一样,我没有TPS5430的模型用的是自建的模型,补偿器用的是Type Ⅲ型。
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-30 12:00:17
  • 倒数3
 
非常感谢,我自己再琢磨琢磨。TPS5430没有COMP引脚,我想想还有什么简单点的办法没,不行把前馈的方式改改,在20V输出处,分压电阻的高端电阻上并电容试试。
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-30 12:16:39
  • 倒数2
 
分压的高端电阻减小可以增大带宽(低端电阻也要相应减小)。
能源消耗
  • 积分:8192
  • |
  • 主题:39
  • |
  • 帖子:2166
积分:8192
LV8
副总工程师
  • 2020-9-22 11:02:17
 
电路图没有问题,这种电路,我做的很多,不会出现电压失调现象。

问题1  。 这个芯片最高耐压35V     ,你输入24VAC    整流成DC为34.56V   ,不怕芯片内压不足吗?

问题2,  续流二极管SS14   1A  40V   ,你带1A电流不坏吗?     

就这2个问题,你要好好考虑,还是更换芯片吧,不要一味的看芯片规格书上的效率,BUCK的效率跟电压比。续流管,开关管有关。耐压才是关键的选择。

更换续流管SS14 换成SS54可能就好了。
还有PCB排版建议;
1  芯片底部是散热接地区。要面积加大散热,  
2   续流管采样贴片,也加大散热面, 这么大一张板,续流管散热那么小。芯片是3A最大值, 带1A负载没有好好散热,根本不行。
3   BUCK电路PCB最讲究是输入输出的滤波电容接地一定要凑紧(一点地接法),对输出纹波,尖峰改善很敏感。




尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-22 13:49:15
 
          非常感谢,看的很细。续流二极管在板子回来时发现这个问题了,实际焊接的是SS34。续流二极管左侧铜皮上面开了窗,镀锡块,这个效果怎么样?实际工作时,电阻负载,都不热的,手按在上面没感觉。
          一个不靠谱的想法,如果环路没有问题,电感有没有可能部分饱和导致这个现象?
boy59
  • boy59
  • 离线
  • LV10
  • 总工程师
  • 积分:12641
  • |
  • 主题:92
  • |
  • 帖子:2404
积分:12641
LV10
总工程师
  • 2020-9-23 08:51:55
 
有这种可能。
能源消耗
  • 积分:8192
  • |
  • 主题:39
  • |
  • 帖子:2166
积分:8192
LV8
副总工程师
  • 2020-9-24 15:48:52
 
你不会是用1206类的贴片电感吧,最起码能承受1A以上的电感, 6*6才够。别犯低级错误误导别人猜谜

THTTH1982
  • 积分:11192
  • |
  • 主题:62
  • |
  • 帖子:4297
积分:11192
版主
  • 2020-9-24 12:18:38
 
你试一下SY8291 输入40V 。1.2A电流的。线路简单。http://www.szyucan.com/article_read_653.html
THTTH1982
  • 积分:11192
  • |
  • 主题:62
  • |
  • 帖子:4297
积分:11192
版主
  • 2020-9-24 12:20:13
 
尚飨
  • 尚飨
  • 离线
  • LV8
  • 副总工程师
  • 积分:3299
  • |
  • 主题:48
  • |
  • 帖子:279
积分:3299
LV8
副总工程师
  • 2020-9-24 17:11:12
 
抱歉,这两天没能及时回复
1.电感是标标准准的优质功率电感IND-744777115,计算电感电流纹波系数r=0.53,电感峰值电流为1.265A,不会有问题,那个猜测错误。2.前面的朋友说的最大占空比问题,核实了下,理论上不大会出问题,最小保证最大占空比86%。不过从电压波形上看,却有可能。

3.如果问题出在最大占空比上,唯一解释不了的就是在输入电容充电过程,输出电压没能控制在20V,而是冲高了。输入 电压下降时,可能工作在最大D,电容电压就会出现恒流放电近视的电压波形(斜直线)
AC耦合1A负载下黄色 为输出电容电压青色为输入电容电压.jpg
DC耦合1A负载下黄色 为输出电容电压青色为输入电容电压.jpg
微信图片_20200924170642.jpg
续流二极管阴极引脚1A负载时电压波形.jpg
故城往事
  • 积分:19
  • |
  • 主题:0
  • |
  • 帖子:1
积分:19
LV1
本网技工
最新回复
  • 2020-9-30 20:14:31
  • 倒数1
 
我就看一下子。。。。。。。。。。。。。。。
热门技术、经典电源设计资源推荐

世纪电源网总部

地 址:天津市南开区黄河道大通大厦5层

电 话:400-022-5587

传 真:(022)27690960

邮 编:300110

E-mail:21dy#21dianyuan.com(#换成@)

世纪电源网分部

广 东:(0755)28285637 /(13823562357)

北 京:(010)69525295 /(15901552591)

上 海:(021)24200688 /(13585599008)

香 港:HK(852)92121212

China(86)15220029145

网站简介 | 网站帮助 | 意见反馈 | 联系我们 | 广告服务 | 法律声明 | 友情链接 | 清除Cookie | 小黑屋 | 不良信息举报

Copyright 2008-2020 21dianyuan.com All Rights Reserved    备案许可证号为:津ICP备10002348