降压/升压开关调节器的噪声问题


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我正在为一个研究项目设计一种电气设备(我是一名博士生,但不幸的是没有EE!)。有关该设备的更多信息,请访问http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

最后一个原型存在电源问题,因此我尝试通过设计一个新的更好的原型来克服这些问题。由于该设备由锂离子电池供电,因此我决定使用LTC3536降压/升压型开关稳压器:http ://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

我基本上将参考实现(数据表的第1页)用于1A / 3.3V电源,如下所示:( 来源:ulb.ac.be原理图

共有三个独立的接地层:来自电池的PGND,GND,正常接地以及用于模拟传感器等的AGND。

这是我在Eagle中设计的板。我已经注意到与参考设计存在一些差异,例如C3和C4应该离LTC(U3)更近:( 来源:ulb.ac.be板

这是我在VCC上看到的输出(有或没有负载,Vin = 4.7V)如您所见,Vpp很大!Vin <4.3V时较小,但仍相当可观。 (来源:ulb.ac.be尖峰

通过将C3和C2移近LTC,并在C7处增加了另一个1µF的电容,我做了一些反复试验。这并没有太大帮助。然后,我用220µF的电容代替了C7,而不是数据手册中提到的22µF。这样,Vpp为〜200mV。这比数据表中指定的要好得多,但还有很长的路要走。另外,只有Vin> 4.3V时才是这种情况;低于此阈值Vpp仍超过2V。我想是改变的是升压还是降压,但是我真的不知道如何纠正。

现在的问题:

  1. 我想知道我是否犯了一个受过训练的人显而易见的错误?
  2. 当数据表中给出的噪声仅为40mV时,为什么Vpp如此之大?
  3. 除了随机插入不同的输出电容器外,还有其他解决方法吗?

您是否正在测试电源输出端带有负载的电源?该负载是否与正常使用条件下的负载类似?
Photon

是的,我在有负载和无负载的情况下使用它。
arnuschky

Vpp为〜200mA ”-大概是一个错字,Vpp以毫伏而不是毫安为单位。如果没有,请解释您的意思,谢谢。
Anindo Ghosh 2013年

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除了消除噪音外,您如何测量它。您的范围在哪里?如果移动示波器地面,显示的噪声是否发生变化。尝试将示波器接地端尽可能地电靠近信号点。众所周知,过度热情的人使用短线从探头鼻子上的接地环到最近的地面,因此接地引线的长度为几毫米。
罗素·麦克马洪

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这个问题的重要信息。OP arnuschky,请您修复上面的图像链接,以便在社区中维护此信息?
smoothVTer 2014年

Answers:


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我认为您的布局会遇到问题。C3 / C4必须更靠近引脚1 (编辑应读取引脚8/9而不是引脚1 。当我说得更近时,我的意思是继续生活下去!同上C7-它需要直接驻留在引脚7上。现在我从未使用过这部分,但这是此类设备的标准程序。

考虑一下从引脚7到C7的电流脉冲以及它与IC之间的走线长度-可能是20nH的走线。

C7的地面回程-往哪里去?它直接回到错误的接地引脚(信号接地)。C7的接地应与引脚5和13尽可能短,且不得违反侵入法则。这应该是您锁定信号接地的关键点。然后,信号地线应到达反馈组件,并且完全不传递任何负载或C7电流。

如果将它交给我,我会拒绝测试。很抱歉突然出现,但是这些是切换电路的黄金法则:-

在此处输入图片说明


感谢您的快速回复。很抱歉出现基本问题,但是我只是一个业余爱好者,请耐心等待。:)什么是“侵入法律”?您是否有可以阅读一些背景信息的资源?我还不理解数据表中提到的“专用开尔文路线”?这是一条走线宽度较小的单独路径吗?明天我将根据您的建议尝试重新安排董事会。
arnuschky

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@arnuschky没问题。侵入法则-只是我的幽默感,我想说的是使设备接地线短=使设备正确接至芯片上的引脚。开尔文(Kelvin)路线是一种线性技术术语,意思是使用单独的轨道到一个星点,并且基本上该星点是引脚5和下方焊盘之间的接合点(13)。在重新路由之前,需要尝试一些事情。在两个地方尝试使用10uF陶瓷-针7到针13(在下面,也许钻一个孔来穿过电线)和针1到针5/13-可能使用相同的技术。尝试看看它是否有所改善。
安迪(aka)

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后来,两根手指烧伤了……首先要纠正C3,C4和C7的接地。我将电解电容器直接焊接在引脚上。只要我只能安装通孔元件,路径就很长,但是噪声对Vin的依赖性消失了。Vpp约为900mV。然后,我按照Andy的建议去掉了这些盖子,并在另一侧焊接了一个10µF的陶瓷(钻了一个洞)。Vpp降至350mV,即使没有输入电容也是如此!在引脚8/9的背面加C2,C3(1µF和10µF陶瓷电容)可产生Vpp〜100mV。从引脚1向引脚3添加10µF并没有太大变化。
arnuschky 2013年

我在孔7和13 / PGND平面之间钻了一个孔来加帽。接下来,我在背面添加了22µF elca,它没有任何改变。现在,我刚刚看到您要求我从pin1到pin5 / 13添加10µF。我现在这样做了,变化不大。
arnuschky 2013年

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@JesúsCastañé我错了,但是你也是!!!引脚8和9是Vin引脚,它们需要靠近并连接到引脚1
Andy aka
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