开关稳压器振铃


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我使用LTC3810开发了48v-> 6v DCDC开关稳压器。它工作得很好,除了每个开关的输出上有一些振铃。您可以在图片上看到“范围跟踪”。该测量是在3.3v稳压器的输入端盖上进行的,约30cm的导线距离。我每4us(250kHz)就有一个。振幅看起来约为200mv pp。振铃非常严重,无法通过下一个调节器(另一个DCDC 6v-> 3.3v),并导致我的EtherCAT传输出现问题。

最好的办法是什么?我应该在输出的某处尝试增加一个电感器还是一个电阻器?我已经有一个相当大的输出上限(5600uF)。

添加:

我尝试按照建议添加铁氧体磁珠,电感器和电容器,但它们没有帮助。我现在正在尝试使用更大的主电感器。

LTC3810电路上的开关环。 LTC3810电路 渲染底面 渲染顶面 在此处输入图片说明 电源层


输出电流是多少?
Abdullah kahraman 2011年

它的额定电流为4A,但现在可能提供约2.5A的电流。
Rocketmagnet

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您是否尝试过改变探测SMPS输出的方式?
Abdullah kahraman 2011年

Answers:


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首先,很多这样的铃声可能实际上并不存在。很高的频率成分使示波器显示共模反弹为差模信号。

其次,所有开关电源的输出都会有开关噪声。其中一些将包含高频。线性稳压器可能具有令人印象深刻的输入抑制规格,但这是通过带宽有限的有源电子器件完成的。新的输入抑制仅对低频有效,例如几十个kHz。这就是为什么在输入电压来自切换器时,在线性稳压器前加一个铁氧体磁珠(片状电感器)的原因。芯片电感器和调节器的输入电容需要物理闭合,环路要保持很小,并且在布局中要仔细考虑环路电流。您不希望那些在主接地层上流过的高频环路电流。

添加:

我没有注意到第二个电源也是切换台,但这并没有真正改变任何东西。来自第一切换器脉冲沿的高频显然使它通过第二电源,无论是否线性。尝试使用片状电感器,然后将盖帽直接连接到第二个电源的接地,而不是一般的接地。当然,这需要是一个陶瓷盖,对于电压而言应尽可能大。第二个较小的上限具有更好的高频响应可能也会有所帮助。

关于共模地面反弹。在高频情况下,地面不再是单个集总节点,因此也不是全部都具有相同的电位。有时,整个地面和电源部分可能会经历共模反弹。但是,我指的是示波器中的这种共模反弹。高频共模信号可以显示为差模信号。戴夫(Dave),这是您类似问题中的很多问题,也可能是此处答案的一部分。记住,当您将示波器探头直接连接到带有帽盖的输出时,情况看起来好多了,别无其他。但是,在这种情况下,下游电路将发生故障,因此足够多的噪声足以引起问题。

我无法从布局中轻易分辨出实际路由到何处。切换器的重要功能之一是包含大电流和高频环路电流。确保它们没有越过主接地平面。每个切换台应具有自己的接地网,并且该网应仅在一个位置处与主接地线相连。由于只有净流入或流出电流可以流经单个连接点,因此可以将局部电流保持在局部。


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什么是“共模跳动”,什么机制使其在o镜中显示为差模信号?这是对社区提出的值得提出的问题吗?
Dave.Mech.Eng 2011年

@戴夫:我们在您的问题中详细讨论了这一问题,与之类似。
奥林·拉斯罗普

哦对不起。我希望我不会错过这一部分。我多次仔细阅读每个人的答案。我会再读一次,以确保。我记得,您也像在此所做的那样,将“通信模式地面反弹”确定为某些高频噪声的元凶。我想我现在正在根据基本原理寻找其物理原因。我正在读一本有关信号完整性的书,我相信我现在对接地弹跳有了一些了解。在这种情况下,我不明白“通用模式”指的是什么。我还没有在这本书中碰到过这个词。
Dave.Mech.Eng 2011年

如果有帮助,我已经添加了图层的图像。(我希望它不会太大)。
Rocketmagnet

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@endolith:一旦采取了所有合理的步骤来减少共模到差模耦合,您将永远无法判断。有些只是凭经验,示波器会做什么,特别是如果探头未正确接地的话。
奥林·拉斯罗普

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由于PCB布局对SMPS的性能影响很大,因此,很高兴看到您的PCB布局和更宽的示波器信号发射(我的意思是水平轴增加)。

查看交换节点的作用域快照可能会有所帮助。我认为这是您标记为“ CENTRE”的节点。您还能探测接地节点吗?

因为它正好是在这个问题这篇文章,你可以检查你的“环路补偿”的一部分。

如您在这篇文章中所看到,共模噪声和充当天线的地线在确定开关模式电源的范围时意义重大。将示波器探头的接地线拔出,然后连接短线。您可以在帖子中查看此答案

编辑

您选择的电感器的250kHz电感很小。您的电感纹波电流约为50%。选择一个大于13uH的电感。

从电感电流额定值来看,电感器是一个过大的选择。20A Irms额定值@ 20摄氏度温度升高非常大。我不知道您的最大和最小输入电压,但您所需要的只是一个至少具有4A Irms和4.8A Isat的电感器。您可能想提高一点,但20A太多了。

我通过猜测您的电感器是SER2918H-103KL,SER2915H-103KL或SER2915L-103KL之一来告诉您这些。

我可以建议您使用以下电感器:DO5010H-153MLDO5022P-153MSS1278-153或类似的电感器。


好的,我添加了图层。希望他们能帮上忙。我必须等到明天才能添加更多信号迹线。我正在仔细阅读您建议的帖子。
Rocketmagnet

能否在层上添加带有指示符的丝网印刷?
Abdullah kahraman 2011年

您应该在层上添加丝网印刷。喜欢这张图片。如果我省略3D,我仍然无法从各层中找出您的电感器在哪里。
Abdullah kahraman 2011年

问题在于没有足够的丝印空间。让我再添加一张图片...
Rocketmagnet

电感器位于板的顶部(红色)侧,LTC3810位于板的底部(蓝色)侧。电感器连接到标记为“ 1 VOUT”和“ 2 CENTRE”的红色层上的两个焊盘上
Rocketmagnet

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是在两个开关沿还是仅一个开关沿处的瞬变。如果一个,那一个。

预期开关边缘处的瞬变。
管理它们是问题。
我猜想要非常仔细地检查布局,看看什么时候需要什么流,但是下面也有可能。

请注意数据手册第13和20页,它们提供了将BGRTN(底部FET栅极接地)返回到较小的负电压的选项,以最大程度地提高直通净空。他们提供此有趣功能的事实表明,有时您可能会需要它,因为这不是您可以轻易做到的。在完成的设计中这不是必需的,但是通过使用说-2Von BGRTN现在您可以看到它是否具有重大影响。(抬起IC垫并施加-2V信号。在引脚上加一个小电容(〜0.1 uF?)至最近的接地。如果产生重大影响,则表明输出FET中可能存在直通问题,如所看到的,可能导致瞬变。

LC过滤器必须提供帮助。如Olin所说,要么是一个铁氧体磁珠,要么是一个电感器(磁珠或小L)加上一个或多个电容。如果有一个盖子,则在L后面放置,如果是2,则在另一边。。盖在第二个稳压器接地点接地。过分的热情可能会设计滤波器L和C以提供看起来不错的阻抗,但我希望谐振频率远低于瞬态频率(或远低于smps频率)的任何LC都可能会产生很大的阻抗。区别。

如上所述,示波器的接地有很大的不同。已故LT的Jim Williams在一些应用笔记中对此有好话要说,但还有很多其他文章要写。从探头附近的尖端到接地最近的信号(没有拾取回路)的零长度接地“足够好”。
这在1991年的LT AN47上完全是值得的,但仍然值得。

很少有人相信这是正确的方法:-)。
它是!

在此处输入图片说明


吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)几个月前去世。此应用笔记是他比较复杂的笔记之一,但他制作了许多其他笔记-都很棒。略读它们,以便您了解其中的内容将在以后的时间中带来回报。吉姆是真正的守旧派硅谷原始人之一。现在只剩下很少了。
罗素·麦克马洪

是的,鲍勃·瑟普(Bob Phase)和吉姆·威廉姆斯(Jim Williams)是类似的大师,我的年龄只能抓住他们的一小部分。你能告诉我那些名字剩下的很少吗?
Abdullah kahraman 2011年
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