Switcher: Raar probleem.

Ze hebben ook 3 vestigingen in China, dus die zullen echt ook wel een vinger in de pap (of chip) hebben...

Op 11 november 2022 14:57:23 schreef rew:
[...]Dan heb je het over Y5V. Dat heb ik afgezworen: Ik koop geen 10uF condensator om uiteindelijk een 1uF condensator te hebben.

Nee. X5R en X7R hebben net zo goed een enorme afhankelijkheid van de DC bias

En hoewel het een beetje verschilt per fatsoenlijke fabrikant, is er geen enkele echt goed. Max spanning zegt niets, het enige verschil tussen de 16V en 25V varianten is tot welke spanning het DC bias capaciteitsverschil gespecificeerd is.

Enige factor die wel uitmaakt is de size: Hoe kleiner hoe erger.

Meestal ben je beter af met een 10u 1206 dan met 2x 10u 0805

Probeer eens een 1206/1210. Met een beetje gepriegel krijg je die wel op je proto

Op 11 november 2022 11:23:59 schreef PE9SMS:
Ik zat dus naar de SI te kijken, jij hebt de MA. Strekking blijft gelijk. RT ontbreekt in je FB netwerk.

Ik ben van mening dat in het datasheet het netwerk van drie weerstanden tussen GND, FB en de output spanning altijd zich identiek gedraagt als mijn twee weerstanden. Daar heb ik het op uitgerekend. Dat is de ster-driehoek-transformatie uit de netwerktheorie. Na de transformatie zit er een weerstand op de uitgang die een (niet heel fors) minimale belasting vormt. Mijn schakeling gebruikt het tienvoudige dus die mag ik weglaten.

Dat is wat krap door de bocht, die derde weerstand heeft wel degelijk een functie:

Rt is used to set control loop’s bandwidth, which is proportional to the relation by R1, R2, RT: 1/[(Rt+15k)*(1+R1/R2)+R1]

uit de datasheet, pagina 5, laatste paragraaf.

Hi rew,

Ik kan alleen maar benadrukken dat je de feeedback configuratie goed oplost, zoals al door featbeard aangegeven op pagina-5 van de datasheet.
Lees het stukje hierover en denk dan na over de door jou gekozen hoge componenten waarde voor het feedback circuit.
(interne condensator plus hoge weerstandswaarde, dit geeft een laag kantelpunt)

Door de door jou hoog gekozen weerstandswaarde heeft je regelaar geen fase marge meer, vooral als je het stukje over deze drie! weerstanden leest.

Dus je eerste stap moet zijn, dat je gaat voldoen aan de voorwaarden die gesteld zijn in de datasheet betreffende het feedback circuit.
En ja, diverse condensatoren in deze schakeling moeten voldoen voor het werk dat ze moeten uitvoeren.
Liever bij SMPS schakelingen geen aannamen doen of "ik heb nog wat liggen ", de datasheeet is je bijbel, hou dit aan voor de kortste ontwikkeltijd.

Kijk voor algemene info over SMPS ontwikkeling in de uitgebreide application Notes van Linear Technology betreffende opbouw en componenten keuze.

Succes!
Bram

Op 12 november 2022 10:47:06 schreef rew:
[...]Ik ben van mening dat in het datasheet het netwerk van drie weerstanden tussen GND, FB en de output spanning altijd zich identiek gedraagt als mijn twee weerstanden. Daar heb ik het op uitgerekend. Dat is de ster-driehoek-transformatie uit de netwerktheorie.

Eens! Maar in ontwikkelingsfase kan je misschien beter de sterconfiguratie kiezen en als het prototype goed werkt, dan kan je de gevonden weerstanden omzetten in driehoek. Drie weerstanden in ster levert ook drie weerstanden in driehoek op. De uitgang dient wel de bijbehorende belasting te zien.

Voor wie hier interesse in heeft: mijn database met MLCC condensatoren, laatst bijgewerkt 6 april 2020.
Bevat allerhande nuttige gegevens voor mensen die SMPSen ontwikkelen.

Voor 5V raden ze een feedback R1/R2 aan van 40.2k en 7.68k aan.

Dat heeft een uitgangsimpedantie van 6.45k
Daar komt bij 33k: De uitgangsimpedantie van het hele feedback circuit is dus 39.45k Ohm.

Ik heb in de praktijk nu gemikt op een iets lagere spanning dan wat nog ik het schema staat: Er zat even geen 47k in m'n bestukkingsmachine. En dat kwam goed uit want de WS2812 leds vinden een 3.3V "hoog" niet "hoog" als je ze 5.3V voedt. D'r komt toch weer een level shifter tussen maar voorlopig MOET de voedingsspanning iets lager. (en wegens "lineair" naar de 3.0V brandspanning van de leds, scheelt het power. Ik denk dat ik het zo laat).

Het verhaaltje in het datsheet zegt dat je op die uitgangsimpedantie moet letten en dan geven ze dit tabelletje.

met waardes voor die uitgangsimpedantie tussen 40k en 100k. Dus of er is iets anders wat WEL constant is en dat zeggen ze niet, of het komt niet zo nauw en zij kunnen niet rekenen. Ik hou het er op dat laatste. Je mag me vertellen dat ik een rekenfout heb gemaakt, maar ik ben er van overtuigd dat mijn omrekening geldig is.

Mijn "hoogohmige" feedback is precies even hoogohmig zoals in het datasheet staat aangegeven dat verplicht is. Met de origineel geplande 47k iets nauwkeuriger in de buurt van het datasheet dan nu met de 56.4k Maar ik zit wel binnen de range van waardes die zij in hun tabel aanraden (40-100k).

De minmale belasting die het schema in het datasheet voorstelt is 0.1mA. Ik denk niet dat dit "verplicht" is, maar ik heb er 50 WS2812 leds op zitten die ongeveer 2mA per stuk gebruiken. met z'n allen Totaal dus 100mA. Ik zit een factor 1000 boven de "minimale belasting" die het feedback circuit verzorgt.

De formule die ze geven op pagina 5 van de datasheet is\frac{1}{(R_t+15k)*(1+\frac{R1}{R2})+R1}
Daar heb ik ff gauw een spreadsheetje tegenaan gegooid met de volgende resultaten:
foutje

Alles is in kΩ genomen, dus de formule-uitkomsten zijn een factor 1000 te laag.

Maar het lijkt erop dat rew gelijk heeft wat betreft de ster-driehoek transformatie...

[Bericht gewijzigd door fatbeard op zondag 13 november 2022 11:34:20 (16%)

Op 11 november 2022 11:04:48 schreef SparkyGSX:
Persoonlijk zou ik de spoel andersom gezet hebben, met de uitgangscondensators rechts naast de switcher, zodat je daar een korte ground verbinding hebt op de top layer, en C22 op de plaats dan C23 leggen. Die bootstrap cap is m.i. niet zo kritisch. Nu moeten die ground stromen twee keer door via's en een binnenlaag.

Die snap ik niet. C22 is Cin, C24, C25 is Cuit. ...

OK. Beter nagedacht. Zodra ie OFF schakelt loopt de stroom door de GND van de chip en die moet naar de GND van de uitgangscondensatoren. Got it. Suffe "instelspanning" R16 R17 heb ik naar boven verplaatst zodat ik het VCC draadje op de achterkant kwijt ben, maar ik krijg er een AAM draadje voor terug.

Nu loopt de "off-time" stroom voor 100% op de top. Zie nieuwe layout hieronder.

Tenminste... ik neem toch aan dat hier nog een ononderbroken ground plane op een binnenlaag ligt?

Nope. Gewoon twolayer.

Ik zou ook nog 100nF bij zowel de in- als uitgang leggen.

Die heb ik ondertussen op m'n proto gesoldeerd: Geen verandering.

Ik heb ondertussen ook een whitepaper van 1 van de condensator-fabrikanten gevonden waarin staat dat het nutteloos is: Doordat de capacitieve impedantie van de grote condensator zoveel kleiner is, is er geen enkel frequentiegebied waar de kleine condensator een lagere impedantie heeft. Zelfs al zit er een fors verschil in waar het inductieve gedrag begint.

Mijn vraag blijft onverminderd overeind: hebben de gebruikte C's nog voldoende capaciteit over op de gebruikte spanning?
Op dat vlak is het doen van aannames gelijk aan het mislukken van het project.

Hee, daar heb je die arabier van frans-ierse komaf weer....

Ja, ben ik aan het uitzoeken. Ik ben weer begonnen een heel eind terug alle replies te lezen(*) en 1 voor 1 te verwerken. Dus ik had Sparky's opmerking over stroom waarvan ik dacht: "klopt niet, die loop is heel klein en geen vias totdat ik begreep welke loop-stroom hij bedoelde.... En toen ik het begreep heb ik actie ondernomen en wat mods op het print-ontwerp gezet.

Voorlopig antwoord op je vraag: Nee.

(*) En eigenlijk ben ik vanmiddag tot de conclusie gekomen: Er is nog een ander project wat hogere prio heeft om vandaag te doen. Dus dit project nu iets mee doen is een vorm van werk-mijdend-gedrag....

[Bericht gewijzigd door rew op dinsdag 15 november 2022 17:23:28 (21%)

Zóóó herkenbaar...
Sterkte.

Alwijking kan heel groot zijn. Grafiek van een 'gewone' X5R, 10uF, 50 volt...

Als je te weinig capaciteit hebt kan je dat niet met de scope zien? En hoe zie je dat?

Da's een goeie!

Een DCDC converter (in het gebied dat het hier misgaat) laat een zaagtand-vorm stroom door de spoel lopen (*). Als de schakeling nu gewoon een constante stroom trekt, dan is die stroom afwisselend iets meer en iets minder dan de gebruikte stroom. De condensator laad dan steeds een beetje op en af.

Een te kleine condensator op de uitgang herken je direct doordat de spanning over de schakel periode te veel op en neer gaat. Ik moest op mijn scope behoorlijk inzoomen voordat ik hem zag. Ik denk dat het acceptabel is, dit op basis van een meting van een halve week geleden terwijl ik daar niet naar op zoek was.

(*) doordat de spanning over de spoel afwisselend +7V en -5V is.

Ok, je hebt RT eruit gerekend, prima hoor. Op je PCB kan het FB spoortje op de top blijven tussen C22 en C24 door. R19 en R20 kunnen verder zuidwaarts om de lus zo klein mogelijk te houden.

Ik ga er even van uit dat je bekend bent met de regel dat het begin van de winding van de spoel aan de switchnode moet, dat scheelt aanzienlijk in de EMC...

Een andere gouden regel bij het designen van een switcher is de parasitaire capaciteit en inductie op de switchnode zo laag mogelijk houden.
Door je spoel een kwartslag CCW te draaien én de kleine footprint om te keren (de switchnode gemeenschappelijk) wordt de parasitaire belasting van je switchnode kleiner.

Terugdenkend hebben wij op de zaak een soortgelijk probleem gehad: sporadisch onmogelijke (full scale op een harde GND verbinding en zo) A/D uitkomsten. Van alles geprobeerd, tot en met het voeden vanuit een analoge labvoeding: niets hielp.
We vermoedden een firmware glitch in de A/D converter van de processor, maar dat wilden ze uiteraard niet toegeven. Het zou liggen aan de routing van de ingangen en GND.
Uiteindelijk hebben we de buitenbeentjes er maar digitaal uit gefilterd...

dat scheelt aanzienlijk in de EMC...

Het scheelt ook in de (eventueel hoorbare) geluidsproductie van de spoel...

Nee dat wist ik niet. Wat mij betreft heeft een spoel twee uiteinden. Welke noem jij begin?

Re draaien... goeie! [edit] Done!.

Een beetje spoel heeft meerdere lagen gewikkeld. Het begin is daar waar men begonnen is. Doorgaans dus de 'binnenkant'...

Het idee zal wel zijn dat daar de boel het meeste ingeklemd zit (geluidsproductie) en een soort van afgeschermd is (door de rest) mbt. EMC. Het 'einde' zit doorgaans aan iets wat niet zo snel van spanning verandert: goed voor EMC.

Bij de 'hete' zijde (begin) van de spoel staat doorgaans een punt gedrukt...

Zoek en gij zult vinden.....
P.S. Op het schermpje heb ik de boel netjes gecentreerd zodat ik boven en onder precies evenveel wit zag.

Als er geen punt op staat, dan staat in de datasheet wat de hete zijde is en hoe die gemarkeerd is...

De twee aansluitingen zijn verschillend: op zowel de eerste als de tweede foto is duidelijk te zien dat er een twee tabs het spoellichaam ingaan terwijl op de derde foto er maar één is te zien.
Welke van die twee de aanvang van de wikkeling is zul je (zoals Arco al zei) uit het datasheet moeten halen...