Regulador de conmutación sonando

Desarrollé un regulador de conmutación DCDC de 48v -> 6v usando el LTC3810 . Funciona bien, excepto que hay algún sonido en la salida en cada interruptor. Puede ver el 'seguimiento de alcance en la imagen. Esta medida se tomó a través de la tapa de entrada del regulador de 3.3v, aproximadamente a 30 cm de distancia del cable. Recibo uno de estos cada 4us (250kHz). La amplitud parece ser de unos 200mv pp. El timbre es lo suficientemente malo como para pasar directamente al siguiente regulador (otro DCDC 6v -> 3.3v) y está causando problemas con mi transmisión EtherCAT.

¿Qué es lo mejor que se puede hacer al respecto? ¿Debería intentar agregar un pequeño inductor o una resistencia en algún lugar de la salida? Ya tengo un límite de salida bastante masivo (5600uF).

Adicional:

He intentado agregar cuentas de ferrita, inductores y tapas como se sugirió, pero no me ayudaron. Ahora estoy probando un inductor principal más grande.

Primero, muchos de esos sonidos probablemente no estén realmente presentes. Los componentes de muy alta frecuencia están haciendo que el alcance muestre un rebote de modo común como señal de modo diferencial.

En segundo lugar, todas las fuentes de alimentación conmutadas tendrán ruido de conmutación en su salida. Algo de esto contendrá altas frecuencias. Los reguladores lineales pueden tener especificaciones de rechazo de entrada impresionantes, pero eso se hace con electrónica activa con un ancho de banda finito. El nuevo rechazo de entrada solo es válido para bajas frecuencias, como unos 10s de kHz. Es por eso que es una práctica estándar preceder un regulador lineal con un cordón de ferrita (inductor de chip) cuando el voltaje de entrada proviene de un conmutador. El inductor del chip y la tapa de entrada del regulador deben estar físicamente cerca, el circuito debe mantenerse pequeño y las corrientes del circuito deben considerarse cuidadosamente en el diseño. No querrá esas corrientes de bucle de alta frecuencia que atraviesan el plano de tierra principal.

Adicional:

No me di cuenta de que el segundo suministro también era un conmutador, pero eso realmente no cambia nada. Las altas frecuencias de los primeros bordes de pulso del conmutador aparentemente están llegando al segundo suministro, ya sea lineal o no. Pruebe el inductor de chips seguido de un tapón directo al suelo del segundo suministro, no al suelo general. Por supuesto, esto debe ser una tapa de cerámica, tan grande como sea razonable para el voltaje. Un segundo límite más pequeño con una mejor respuesta de alta frecuencia también podría ayudar un poco.

Sobre el rebote de tierra en modo común. El suelo ya no es un solo nodo agrupado a altas frecuencias, y no todos tienen el mismo potencial como resultado. A veces, secciones enteras de tierra y poder juntas pueden experimentar un rebote de modo común. Sin embargo, a lo que me refería era a este rebote de modo común en el alcance. Las señales de modo común de alta frecuencia pueden aparecer como señales de modo diferencial. Dave, este fue un gran problema en tu pregunta similar, y probablemente también sea parte de la respuesta aquí. Recuerde que las cosas se veían mucho mejor cuando conectaba la sonda de alcance directamente a la salida con un tapón al otro lado y no en otro lugar. Sin embargo, en este caso está fallando un circuito aguas abajo, por lo que suficiente ruido es lo suficientemente real como para ser un problema.

No puedo decir fácilmente de los diseños qué se enruta realmente a dónde. Una de las cosas importantes con los conmutadores es contener las corrientes de bucle de alta y alta frecuencia. Asegúrese de que no corran a través del plano de tierra principal. Cada conmutador debe tener su propia red de tierra, y esa red debe estar atada a la tierra principal en un solo lugar. Eso mantiene las corrientes locales locales ya que solo la corriente de entrada o salida de la red puede fluir a través del único punto de conexión.

Dado que el diseño de PCB tiene una gran influencia en el rendimiento de un SMPS, sería genial ver su diseño de PCB y un disparo de señal de alcance más amplio (me refiero a un aumento en el eje horizontal).

Puede ser útil ver el alcance del nodo de conmutación. Creo que este es el nodo que ha etiquetado como "CENTRO". ¿Podrías sondear el nodo de tierra también?

Como resultó ser el problema en esta publicación , puede verificar su parte de "Compensación de bucle".

Como puede ver en esta publicación , el ruido de modo común y el cable a tierra que actúa como antena es un gran problema en las fuentes de alimentación de modo de interruptor de alcance. Retire el cable de tierra de la sonda de alcance y conecte un cable corto en su lugar. Puedes consultar esta respuesta a la publicación.

Editar

Su selección de inductor es pequeña en inductancia para 250kHz. Tendrá una corriente de ondulación del inductor de aproximadamente el 50%. Elija un inductor más grande que 13uH.

Su inductor es una exageración mirando las clasificaciones actuales de la misma. La calificación de 20A Irms con un aumento de temperatura de 20 grados centígrados es enorme. No sé sus voltajes de entrada máximos y mínimos, pero todo lo que necesita es un inductor con al menos 4A Irms y 4.8A Isat. Es posible que desee ir un poco más alto que eso, pero 20A es demasiado.

Les digo esto adivinando que su inductor es uno de SER2918H-103KL, SER2915H-103KL o SER2915L-103KL.

Puedo sugerirle estos inductores: DO5010H-153ML , DO5022P-153 , MSS1278-153 o algo similar.

Son los transitorios tanto en el borde de conmutación como en uno solo. Si uno, cuál.

Se esperan transitorios en los bordes de conmutación.
Gestionarlos es el problema.
Supongo que es muy cuidadoso revisar el diseño y ver qué fluye dónde y cuándo será lo que se requiere, PERO también ver a continuación como una posibilidad.

Nota en la hoja de datos páginas 13 y 20, ofrecen la opción de devolver BGRTN (retorno de tierra de la puerta FET inferior) a un pequeño voltaje negativo para maximizar el espacio libre de disparo. El hecho de que brinden esta característica interesante sugiere que puede ser necesario en ocasiones, ya que no es algo que haría a la ligera. Esto NO debería ser necesario en un diseño terminado, pero al usar say -2Von BGRTN ahora puede ver si tiene una influencia importante. (Levante la almohadilla IC y aplique la señal de -2V. Agregue una pequeña tapa (~~ 0.1 uF?) En el pin al suelo más cercano. Si tiene un efecto importante, sugiere posibles problemas de disparo en los FET de salida que pueden contribuir a los transitorios como se ve .

Un filtro LC tiene que ayudar. Ya sea una cuenta de ferrita sola como dice Olin, o un inductor (cuenta o pequeña L) más una tapa o tapas. SI una tapa, coloque después de la L, si es 2, un lado opuesto. . La tapa está conectada a tierra en el segundo punto de tierra del regulador. El excesivamente entusiasmado podría diseñar el filtro L & C para proporcionar una impedancia que parezca buena PERO esperaría que cualquier LC cuya frecuencia de resonancia estuviera muy por debajo de las frecuencias en el transitorio (o muy por debajo de la frecuencia de smps) podría generar un gran diferencia.

Como se señaló, la puesta a tierra del alcance marca una gran diferencia. El difunto Jim Williams de LT tenía algunas cosas buenas que decir sobre esto en algunas notas de la aplicación, pero se ha escrito mucho más. La puesta a tierra de longitud cero desde la sonda cerca de la punta hasta la señal de tierra más cercana sin bucles de captación es "suficientemente buena".
Mucho de esto aquí en el completamente subtérbido LT AN47 - 1991 y todavía vale la pena.

Pocos reconocerían que esta era la forma CORRECTA de hacerlo :-).
¡Está!