Problème de bruit avec le régulateur de commutation buck / boost

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Je conçois un appareil électrique pour un projet de recherche (je suis doctorant, mais malheureusement pas EE!). Plus d'informations sur l'appareil peuvent être trouvées sur http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/

Le dernier prototype avait un problème avec l'alimentation, et j'ai donc essayé de surmonter les problèmes en concevant un nouveau et meilleur. Comme l'appareil est alimenté par une batterie au lithium-ion, j'ai décidé d'utiliser un régulateur de commutation buck / boost LTC3536: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf

J'ai essentiellement utilisé l'implémentation de référence (page 1 de la fiche technique) pour une alimentation 1A / 3,3V comme ici: (source: ulb.ac.be )schématique

Il existe trois plans de masse distincts: PGND, provenant de la batterie, GND, la masse normale et AGND pour les capteurs analogiques, etc.

Voici la carte telle que je l'ai conçue dans Eagle. J'ai déjà remarqué quelques écarts par rapport au design de référence, par exemple, C3 et C4 devraient être des lieux beaucoup plus proches du LTC (U3): (source: ulb.ac.be )planche

C'est la sortie que je vois sur VCC (avec ou sans charge, Vin = 4.7V) Comme vous pouvez le voir, Vpp est énorme! Il est plus petit pour Vin <4,3 V, mais reste assez important. (source: ulb.ac.be )pointes

J'ai fait un peu d'essais et d'erreurs en rapprochant C3 et C2 du LTC et en ajoutant un autre cap de 1µF à C7. Cela n'a pas beaucoup aidé. J'ai ensuite remplacé C7 par un capuchon de 220µF au lieu des 22µF mentionnés dans la fiche technique. Avec cela, Vpp est ~ 200mV. C'est beaucoup mieux mais encore loin de ce qui est spécifié dans la fiche technique. De plus, ce n'est le cas que pour Vin> 4.3V; en dessous de ce seuil, Vpp est toujours supérieur à 2 V. Je suppose que c'est le boost par rapport à la réglementation buck qui fait le changement, mais je ne vois pas vraiment comment je peux le corriger.

Maintenant les questions:

  1. Je me demandais si j'avais fait une erreur évidente pour l'œil averti?
  2. Pourquoi Vpp est-il si énorme, alors que le bruit donné dans la fiche technique n'est que de 40mV?
  3. Existe-t-il un autre moyen de résoudre ce problème que de laisser tomber au hasard différents condensateurs de sortie?
arnuschky
la source
Testez-vous l'alimentation avec une charge sur sa sortie? Cette charge est-elle similaire à la charge que vous aurez dans des conditions normales d'utilisation?
The Photon
Oui, je l'ai utilisé avec et sans charge.
arnuschky
" Vpp est ~ 200mA " - Vraisemblablement, c'est une faute de frappe, et Vpp est en milliVolts plutôt qu'en milliAmperes. Sinon, veuillez expliquer ce que vous voulez dire, merci.
Anindo Ghosh
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En plus de réparer le bruit, comment le mesurez-vous? Où est votre champ d'application? Si vous déplacez la portée de l'oscilloscope, le bruit affiché change-t-il. Essayez de placer la masse de l'oscilloscope le plus près possible électriquement du point de signal. Les excités enthousiastes sont connus pour utiliser un fil court de l'anneau de mise à la terre sur le nez de la sonde à la terre la plus proche, donc la longueur de la gnd est de quelques mm.
Russell McMahon
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Grande information dans cette question. OP arnuschky, pourriez-vous s'il vous plaît corriger les liens d'image ci-dessus afin de maintenir ces informations dans la communauté?
smoothVTer

Réponses:

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Je pense que vous aurez des problèmes avec votre mise en page. C3 / C4 DOIT être plus proche de la broche 1 (EDIT ceci devrait lire les broches8 / 9 et non la broche1) . Quand je dis plus près, je veux dire vivre avec! Idem C7 - il doit être installé directement sur la broche 7. Maintenant, je n'ai jamais utilisé cette pièce, mais c'est la procédure standard pour ce type d'appareil.

Pensez aux impulsions de courant circulant de la broche 7 à C7 et à la longueur de la piste entre celle-ci et le circuit intégré - probablement 20 nH de piste.

Le retour au sol du C7 - où cela va-t-il? Il revient directement à la mauvaise broche de masse (masse du signal). La mise à la terre de C7 doit être aussi courte que possible par rapport aux broches 5 et 13, sans enfreindre les lois d'intrusion. Et cela devrait être votre point d'étoile pour désactiver la masse du signal. La masse du signal doit ensuite aller vers vos composants de rétroaction et ne transmettre aucune charge ou courant C7.

Je refuserais de tester ce PCB s'il me était remis. Désolé d'être brusque mais ce sont des règles d'or sur les circuits de commutation: -

entrez la description de l'image ici

Andy aka
la source
Merci pour votre réponse rapide. Désolé pour les questions de base, mais je ne suis qu'un amateur, alors soyez indulgent avec moi. :) Que sont les "lois d'intrusion"? Avez-vous une source où je peux lire des informations générales? Je ne comprenais pas non plus la "route Kelvin dédiée" mentionnée dans la fiche technique? S'agit-il simplement d'un chemin séparé avec une largeur de trace plus petite? Je vais essayer de réorienter le tableau demain en utilisant vos suggestions.
arnuschky
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@arnuschky Pas de problème. Lois d'intrusion - juste mon sens de l'humour et essayer de dire que la ligne de mise à la terre des appareils est courte = placez l'appareil directement sur la broche de la puce. La route Kelvin est un jargon de technologie linéaire, ce qui signifie utiliser une piste séparée vers un point étoile et, fondamentalement, ce point étoile est la jonction de la broche 5 et du tampon en dessous (13). Avant de réacheminer, il y a quelques choses à essayer. Essayez une céramique 10uF à deux endroits - broche 7 à broche 13 (en dessous, percez peut-être un trou pour faire passer un fil) et broche1 à broche 5/13 - utilisez peut-être la même technique. Essayez de voir si cela s'améliore.
Andy aka
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Deux doigts brûlés plus tard ... La première chose a été de corriger la connexion à la terre des C3, C4 et C7. J'ai soudé des condensateurs d'électrolyte directement sur les broches. Les chemins étaient longs car je ne pouvais installer que des composants traversants, mais quand même, la dépendance du bruit vis-à-vis de Vin avait disparu. Vpp était d'environ 900mV. J'ai ensuite retiré ces capuchons et soudé une céramique de 10 µF de l'autre côté (en perçant un trou) comme proposé par Andy. Vpp est tombé à 350mV, et cela même sans capuchons d'entrée! L'ajout de C2, C3 (bouchons en céramique de 1µF et 10µF) à l'arrière de la broche 8/9 donne Vpp ~ 100mV. L'ajout d'un 10µF de pin1 à pin3 n'a pas beaucoup changé.
arnuschky
Le capuchon que j'ai ajouté en forant un trou était entre la broche 7 et la broche 13 / PGND. Ensuite, j'ai ajouté l'elca 22µF à l'arrière, ce qui n'a rien changé. Je viens de voir maintenant que vous m'avez demandé d'ajouter un 10µF de pin1 à pin5 / 13. Je l'ai fait maintenant, cela n'a pas beaucoup changé.
arnuschky
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@ JesúsCastañé Je me trompe mais vous aussi !!! les broches 8 et 9 sont les broches Vin dont elles doivent être proches et celles-ci se connectent à la broche 1
Andy aka