LM25118 regulator foutopsporing

Voor een project waar ik een 5v lijn met een load die normaal tussen de 0.5 en 3A zit en waarbij de input tussen de 4 en 25v zal liggen, heb ik (met hulp van WEBENCH) een circuit ontworpen met de TI LM25118 regulator chip erin.

Nu heb ik hier een prototype van het circuit liggen, en heb de onderdelen gesoldeerd. Echter krijg ik als ik er spanning opzet geen power out. Ik meet een kleine spanning (tussen de 0.1 en 0 .2v) met de multimeter, maar het circuit lijkt niet actief, want met een weerstand erbij als load blijft hij op 0v. Bijgevoegd zit het schema van puur de stroom conversie, en heb ik een foto van het stukje bord met dit circuit erop bijgevoegd.

De vcc pin van de chip krijgt netjes 12v.
De enable pin meet 9.6v (Natuurlijk door de interne pulldown, en de grote R tussen vcc en EN).
UVLO meet 4.1v, welke ook correct is. (hoger dan 1.23v betekent ingeschakeld).
Op de SS pin meet ik maar 0.18v wat zou betekenen dat de chip in softstart modus blijft hangen. Deze pin hangt alleen aan een condensator, die wordt opgeladen, en wanneer deze 1.23v bereikt gaat de chip op actief. Bij fouten in de chip wordt deze omlaag getrokken totdat de foutconditie verwijderd is. Echter lijkt het niet dat de ondervoltage of overtemperature beveiliging is ingeschakeld.

Nu heb ik nog niet heel veel ervaring met dit soort circuits, en weet niet zo goed waar te beginnen/verder gaan met de fout opsporen.

Wat ik eigenlijk zou willen weten is hoe ik hier nu het beste verder de fout in kan gaan opsporen.
Of ziet iemand een fout in mijn schema?

Hier is de datasheet van de chip te vinden.

(Ik meet de output op de linkerpad van F1, de fuse is bewust nog niet gesoldeerd, aangezien ik eerst het stroomcircuit wilde testen)

EDIT: Input voltage aangepast (stond 3v ipv 4v als input range)

16M ..een rare markingcode voor een 16 milli ohm weerstand, je zou R016 verwachten.

LDmicro user.
fatbeard

Honourable Member

Meet eens met een scope op de output, houdt daarbij de GND-aansluiting zo kort mogelijk. Een GND-veertje wordt aanbevolen voor het meten in dit soort schakelingen.
Ik vermoed dat de boel in hiccup-mode staat (zie pagina 18 van de datasheet).

Dat kan dan weer komen door de wat ongelukkige layout...
Zo moet bijvoorbeeld het knooppunt pin20-Q1-D1-L1 zo klein mogelijk zijn.
Ook een klein filtertje (aangeduid in de datasheet) kan hier helpen om de allereerste spijkertjes (die mede veroorzaakt worden door een niet-optimale layout) weg te houden van de interne versterker kan hier heel nuttig zijn.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.
Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Meet eens de spanning op de UVLO pin. (pin2).

Ik ben niet zo blij met dit soort ingewikkelde DCDC chips. Vaker problemen dan met eenvoudigere exemplaren.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Ik blijf bij de TPS54360/560b voor stromen tot 5A... ;)
Simpele schakeling, geen externe fets en werkt altijd. Nog nooit een kapot gehad.

(nou ja, eentje tijdens testen. Kwam abusievelijk 230v op te staan... ;) )

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

@fatbeard De scope output gaat eventjes op zich laten wachten. Ik zit nog te wachten tot ik mijn scope ontvangen mag. Kwa layout heb ik zoveel mogelijk het design uit webench gevolgd. Deze heeft zelf de afstanden in dit knooppunt groter. Ik heb ze bewust iets dichterbij elkaar gezet vanwege de layout considerations die in de datasheet staan.

Wat voor filter bedoel je dan? Ik zie in de datasheet alleen de condensator tussen HB en HS genoemd, welke ook bij mij in het design zit.

@Arco & @rew Zelf kies ik meestal ook simpelere chips, maar in dit geval is de voltage range waarin het bordje moet werken te groot, waardoor ik een buck/boost nodig had ipv alleen een buck (Zoals de TPS54x60 chips).

C1 en C2 zijn 22uF, werkelijk? Bij welke spanning? 1Volt?

Ik vraag mij ook af wat het nut is om twee schottky dioden parallel te schakelen, welk idee zit daar achter als ik vragen mag?

Layout lijkt mij niet optimaal maar dat is meer een EMC kwestie dan dat het functioneel niet zou kunnen werken. Nadeel van het zwarte soldeermasker is dat het voor ons zo goed als onmogelijk is om de sporen goed te kunnen zien.

This is the world we know best, the world of madness

Twee losse diodes is inderdaad geen beste oplossing. Het evaluation board gebruikt een D2PAK duodiode, die heeft gematchde diode's, da's heel wat anders.
(twee parallel diodes geeft een lagere Vf bij een bepaalde stroom)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com
fatbeard

Honourable Member

Ik refereerde aan R11 en C22 in figuur 19.
In andere designs met een piekstroommeting kom je voor C22 waardes tegen tussen 470p en 2n2, voor R11 waardes tussen de 820Ω en 2k2.
De exacte waardes hangen af van de schakelfrequentie, de weerstand beïnvloedt in deze chip de versterkingsfactor van de sense-amplifier.
Doel van dat filtertje is de flanken iets afzwakken, zodat eventuele over- en undershoots de meting niet in het honderd laten lopen.
Sommige andere chips hebben daartoe een blanking-tijd ingebouwd. Deze heeft dat niet, en dan kan zo'n filtertje uitkomst brengen.

Storingzoeken in een DC/DC converter zonder scope of met een 'foute' GND verbinding is nagenoeg onmogelijk.

Saillant detail: als ik de design specificaties (Vin=3-15V, Vout=5V, Iout=3A) invul bij Webench komen er maar vier ontwerpen boven met de LM3478, LM3481, LM3488 en de LM3488-Q1; allemaal SEPIC designs...
Dat zóu kunnen betekenen dat TI de LM25118 niet ziet zitten voor dit design.

Een goed begin is geen excuus voor half werk; goed gereedschap trouwens ook niet. Niets is ooit onmogelijk voor hen die het niet hoeven te doen.

@Blackfin Volgens de datasheets zijn C1 en C2 rated tot 35v.

De reden voor de parallel geschakelde diodes is simpelweg omdat webench dit zo aangaf. Ik ben ervan uitgegaan dat dit is omdat er mogelijk stromen groter dan 5A over de diode kunnen gaan, en deze diodes tot 5A mogen hebben. Echter kan ik hier goed fout zitten, ik heb nog niet eerder een buck-boost converter proberen te implementeren.

@fatbeard Die had ik over het hoofd gezien. Zie nu ook het kopje snubber staan en dat je deze zelf moet uitproberen.
Ik zal me vrijdag wel weer hier melden zodra mijn scope (volgens de tracking) zal arriveren. Deze had ik al eerder besteld, maar de pcbtjes waren sneller dan de scope :P

Ik zie net dat ik inderdaad in de TS 3v had genoemd, maar dit is een typefout, dat moet 4v zijn. Dit heb ik nu gewijzigd. Misschien is dat de reden waarom hij niet in webench tevoorschijn kwam. Verder is de max 25v en niet 15.

Diodes parallel is niet zo erg, maar dan wel gematchde zoals op het evaluatieboard (2 in 1 D2PAK behuizing)
Twee willekeurige diodes zullen teveel afwijken om goed te werken.

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Ik wist niet dat parallel geschakelde diodes gematched kunnen/moeten zijn. Ik ben bij de designs van de webench tool uitgegaan, en deze gaf dit dus nergens aan. Je kan daar zelfs vrolijk 2 verschillende modellen diodes in parallel zetten 8)7

Ik heb ook maar eventjes een duidelijkere pcb layout bijgevoegd. Hierbij is wel de annotation van R4 en R7 gewisseld en R5 en R2 ook. (Dit screenshot is uit een later design waar deze per ongeluk gewisseld zijn geworden. De waardes en locaties zijn echter hetzelfde)

Ik heb de infill die op de vcc aangesloten zit eventjes met text gemarkeerd om het duidelijker te maken.

Op 7 augustus 2019 15:47:53 schreef Epic Chameleon:
Ik wist niet dat parallel geschakelde diodes gematched kunnen/moeten zijn. Ik ben bij de designs van de webench tool uitgegaan, en deze gaf dit dus nergens aan. Je kan daar zelfs vrolijk 2 verschillende modellen diodes in parallel zetten 8)7

Het parallel plaatsen kan mogelijk leiden tot een ongelijke stroomverdeling, mijn idee was eerder dat het wat betreft prijs een printoppervlakte gewoon gunstiger is om een zwaarder type diode te gebruiken.
Diodes die samen in 1 verpakking zitten zijn waarschijnlijk wel goed gematched omdat deze op hetzelfde kristal zitten en dus zowel thermisch als in Vf goed gekoppeld zijn.

Die cerco's zijn geen 22uF bij 35 volt hoor, daar zijn ze veel te klein voor, zijn het 1206's? Die houden misschien 15% over bij hun nominale spanning.

This is the world we know best, the world of madness
maartenbakker

Golden Member

Willekeurige diodes parallelschakelen geeft wat ik wel noem het "Vestelverschijnsel" omdat die fabrikant er nogal bekend om staat. De zwaarst belaste diode warmt het meest op en daardoor wordt de doorlaatspanning lager, waardoor hij een nog groter deel van de totale stroom op zich neemt. Het is een klein wondertje dat die toestellen meestal nog wel 2 jaar spelen voordat het misgaat.

"The mind is a funny thing. Sometimes it needs a good whack on the side of the head to jar things loose."

Op 7 augustus 2019 16:25:22 schreef maartenbakker:
Willekeurige diodes parallelschakelen geeft wat ik wel noem het "Vestelverschijnsel" omdat die fabrikant er nogal bekend om staat. De zwaarst belaste diode warmt het meest op en daardoor wordt de doorlaatspanning lager, waardoor hij een nog groter deel van de totale stroom op zich neemt. Het is een klein wondertje dat die toestellen meestal nog wel 2 jaar spelen voordat het misgaat.

Forward voltage neemt inderdaad af met temperatuur, daarom is de thermische koppeling ook zo van belang.

This is the world we know best, the world of madness

CSD18513Q5A is een N channel mosfet en je moet een P channel mosfet gebruiken. ;)

* idem voor de fds6690a.

Overigens vind ik diode 3&4 ver van de mosfet afzitten. Ik weet niet wat voor tracks er nog onder de inductor zitten maar daar moet je ook mee uitkijken. Advies gebruik het voorbeeld layout in de datasheet. Helemaal als emc vereist is.

Gewoon een vraagje uit nieuwsgierigheid waaarom een input van 4 tot 25v. een Buck met bv een input van 7 tot 25v zal veel makkelijker en goedkoper te ontwerpen/maken zijn.

[Bericht gewijzigd door meetlint op 7 augustus 2019 19:44:56 (66%)]

Have you debounced your buttons today?

Nee hoor, N-channel mosfet is goed. (volgens de datasheet)

Arco - "Simplicity is a prerequisite for reliability" - www.arcovox.com

Op de foto: Tussen pin 13 en 14 lijkt een tinspoortje te zitten ?

[Bericht gewijzigd door KGE op 7 augustus 2019 19:55:10 (10%)]

Op 7 augustus 2019 19:47:33 schreef Arco:
Nee hoor, N-channel mosfet is goed. (volgens de datasheet)

je hebt gelijk, zat bij datasheet si7141 te kijken.

Have you debounced your buttons today?

Op 7 augustus 2019 19:54:44 schreef KGE:
Op de foto: Tussen pin 13 en 14 lijkt een tinspoortje te zitten ?

Klopt, maar die zijn beide ground. Ook op het bordje zijn die pads connected, waardoor die bridge makkelijker ontstaat.

Met een half oog op het schema en pcb design zou ik er niet te veel tijd in steken, maar een stap terug doen en vooraf eerst heel goed overwegen of er geen ruimte zit in de gewenste specificaties van de converter.
Als het ècht buck-boost moet zijn zijn er geïntegreerde oplossingen tot zeker 1A, b.v. de LT3115.
Als het ècht 3A moet zijn zijn er geïntegreerde oplossingen tot zeker 5A en 60 V, b.v. de TPS54561.

En met wat zoeken intussen vast nog veel meer. Beiden genoemde heb ik zelf wel eens ingezet en werken prima. Geen losse fets scheelt een hoop gedoe.

Teken een net schema met daarin al tot uitdrukking gebracht de gewenste routing. Blijf dicht bij het reference design in de datasheet en bestudeer de bijgaande opmerkingen goed.
Gebruik dat alles als basis voor de print.
Je maakt eigenlijk een stuk HF elektronica, het is de bedoeling dat het geen zender wordt :)

Scope is binnen :)

Uitgebreider meten heb ik morgen of maandag helaas pas de tijd voor.
Heb echter wel snel eventjes de uitgang van de converter kunnen meten, welke zo'n 0.2v geeft continu ipv de gewenste 5v.

Verder heb ik de ss pin gemeten en deze wordt inderdaad steeds opnieuw ontladen. Welke punten kan ik het beste meten om het probleem waardoor de chip SS steeds weer omlaag pulled op te sporen?

Op pagina 35 datasheet (10.1 Layout Guidelines) staat waardoor de LM niet wil opstarten; De twee snel schakelende stroomkringen moeten zo kort mogelijk worden op de layout, dus grote vlakken, die componenten zo dicht mogelijk op elkaar zoals je ziet in eindtrappen in HF zenders.

RES