SMPS buck 26->5v @300mA

Meerdere malen heb ik al met succes een SMPS gebruikt om van 26Vdc naar 5Vdc te gaan. Vervolgens ga ik dan met een lineaire regulator weer naar 3v3 toe(MCP1702).

Echter heb ik nu een project waarbij ik nauwkeurig een spanning dien te meten die varieert tussen de 2.5 en 3v3.
De resolutie van mijn ADC is 10 bit. Omdat altijd mijn te meten signaal tussen de 2v5 en 3v3 zit heb ik voor de negatieve ADC referentie een volt ref. van 1v2 toegepast.
Het bereik van de ADC komt hierdoor op 3v3-1v2 = 2v1 tot 3v3. Elke bit is dan ~1mV. Ik wil samples nemen met minder dan 50kHz per sec.

Hieronder een verduidelijking v.d. aansluiting Vref.
http://dl.dropbox.com/u/7522515/CO_neg_volt-ref.PNG

Nu komt het, de SMPS voeding die ik wil gebruiken (MC34063, 100kHz) heeft een 100mV P/P rimpel volgens de spec. sheet. Ik ben bang dat dit, ondanks dat ik een lineaire regulator gebruik om van 5v naar 3v3 te gaan, storing gaat opleveren in mijn metingen. Ik heb gekeken naar enkele andere buck-converters, maar er allen die van zo`n (hoge) ingangspanning naar deze lage spanning hebben een flinke rimpel.

Ik ben benieuwd naar ervaringen van anderen die buck-converters hebben gebruikt bij nauwkeurige ADC metingen (nauwkeurig = 5mV stappen). En denken jullie dat de lineaire regulator de 100kHz schakelpieken van de buck zal reduceren? Hoeveel zou het helpen als ik de 3v3 regulator voorzie van een LC filter? Het laatste wat ik wil doen, tenzij niet anders kan, is synchroon meten; vlak voor de schakelpiek van de buck-converter een conversie doen.

En waarom geen lin. regulator?: Ik heb c.a. 30 units die elk max. 300mA consumeren @5v. Dit zou zo`n 9A zijn bij 30 units wat over de stroomkabels moet lopen en dat kunnen de aanwezige kabels niet aan.

Op 17 september 2010 20:05:30 schreef willyp:
Nu komt het, de SMPS voeding die ik wil gebruiken (MC3063, 100kHz) heeft een 100mV P/P rimpel volgens de spec. sheet.

Bedoel je niet de MC33063?

Oeps, ik bedoelde de MC34063 (aangepast)

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (64%)]

100mVpp is op zich niet vreemd voor een buck converter zonder filter. Met goed gedimensioneerd LC filter kun je die rimpel wel terugbrengen tot een klein deel daarvan. Als je dan ook een 3.3V regelaar kiest die op hoge frequenties (100kHz is niet echt hoog, maar toch) nog een goede line rejection heeft, zou het wel goed moeten komen.

Als je de referenties ook nog goed ontkoppeld, zou je er helemaal geen last van mogen hebben.

Wat is de rejection ratio van de lineaire regelaar (MC1702 kan ik niet vinden) ?

Kun je anders niet een betere switching regulator gebruiken die bijv. tot 1.5MHz schakeld?
Of heb je nog een bak van die oude dingen liggen?

Power Supply Ripple Rejection Ratio van de MCP1702 is 44dB

Met een hogere schakelfrequentie wordt de rimpel vaak wel kleiner (maar niet altijd), en het filteren met LC filters wordt wat gemakkelijker, maar een LDO die op 1.5MHz nog een goede line rejection heeft, zal toch wel een probleem worden.

Op 17 september 2010 20:59:10 schreef Arco:
Power Supply Ripple Rejection Ratio van de MCP1702 is 44dB

Dan kom je op 0.004 mV ripple bij 100mV input als ik goed tel.
Dus geen enkel probleem.

Kijk, ben heel dankbaar met de reacties.

Heb ondertussen diverse LDO lin. regulators bekeken en het is me opgevallen dat bij de 100kHz er geen betere ripple rejection ratio's zijn van -40dB. Velen gaan wel na de 200kHz wel weer meer dempen, dus hogere schakel frequentie van de SMPS zou extra de rimpel doen verminderen i.c.m. de LDO regulator.

Las vanochtend ook een app. note over het toepassen van 2 LDO regulators achter elkaar indien de demping van de een enkele regulator niet voldoende is. Dit zou een kostenbesparende, eenvoudige methode zijn. Had ik nog niet aan gedacht.

Gisteren was ik al op zoek naar een buck-regulator met een hogere schakel frequentie. In mijn zoektocht naar een buck-regulator met geïntegreerde switch heb ik geen betere gevonden dan 100kHz. Hogere frequenties zijn wel mogelijk, maar komen dan met een externe switch.
Omdat ik zeer beperkt ben in ruimte, zoek ik naar een kleine, voordelige oplossing.

Enkel National heeft enkele buck's met geïntegreerde switch op hogere frequenties, bv. LM2842 die op 1.25MHz werkt. Echter met een prijskaartje van 4 euro per stuk terwijl bovenstaande opzet zo`n 0.70 euro per stuk.

Zie ik wat over het hoofd qua beschikbare componenten?

De NCP3063 is een modernere variant van de MC34063 en doet wel een hogere schakelfrequentie met interne switch.

Texas Instruments maakt ook leuke switchers met geïntegreerde schakeltorren, die werken ergens tussen de 400kHz en 1.5MHz, geloof ik. Prijs verschilt niet veel met LT, geloof ik, maar dat kan bij kleine aantallen wel eens anders zijn.

Niet te druk om maken. Ongeveer een jaar geleden een projectje gedaan waarbij er een buckje rechtstreeks vanaf het lichtnet naar 5V ging met een 140kHz schakelfrequentie. Daarna met een ldo'tje naar 3v3. Met mijn ADC diende ik spanningen van thermocouples te meten, mV dus. Gaat allemaal prima zolang je de ontkoppelingen goed diet. Gebruik vooral ook ferrite beads in je ontkoppeling en probeer je schakelpieken uit je schone voedingsdomein te houden.

Je hebt mijn mail en skype dus neem maar contact op als het nodig is.

Mzzls

De LM2674 is een fijn en betrouwbaar regulatortje met ingangsspanningen tot 40V en uitgangsstroom tot 500mA
schakelfrequentie 260kHz en uigangsrimpel van 20mV.De LM22674 schakelt op 500kHz.
Veel hogere schakelfrequenties ga je niet vinden denk ik,of toch niet betaalbaar.
Je vertrekt immers van 26V,daar moet je nog wat marge bijtellen,eentje die maar net 26,5V kan hebben is zo kapot.
De MC33063 of een van zijn neefjes is al heel oud en primitief,ook niet zo heel makkelijk te temmen.
Een groot deel van de uitgangsrimpel bij een buck regulator is trouwens afkomstig van de ESR van de uitgangscondensator.
Bij lage schakelfrequenties heb je een grote cap nodig,en kom je bij de elco's of tantalen terecht.
Kies je een hogere schakelfrequentie,dan kun je keramische condensatoren inzetten en die hebben een heel lage ESR.
Langere levensduur trouwens ook.

@MC6800

Na mijn anderhalf daagse speurtocht naar de juiste Buck converter ben ik zojuist klaar.

Ik heb inderdaad voor de LM22674 gekozen (500kHz). Goedkoop, simpel, degelijke app. notes en weinig extra componenten nodig.

Mijn eisen waren als volgt(misschien heeft iemand er nog wat aan):

  • Ingang 30vDC moet geen probleem opleveren
  • 5vDC uitgang met lage uitgangrimpel, liefst onder 40mV PP.
  • Max. prijs 3 euro incl. switcher & diode.
  • Kleine footprint, incl. rand-onderdelen (weerstanden & caps)

Ik heb hiervoor gekeken naar buck converters met groter dan 100kHz schakel frequentie omdat de gehele afmeting van de PCB benodigdheden kleiner zijn.

Opgesomd heb ik de extra onderdelen die niet gemeenschappelijk waren met alle andere buck converters

De volgende kwamen in aanmerking:

LM22671 / LM22674
Euro 2.34
70% Eff @24vDC
500kHz / 500mA max.
*Res/Cap 3x
*Diode

LM3103
Euro 3.17
-Synchrone buck
80% eff @ 24vDC
1000kHz / 750mA max.
*Res/cap 3x

TPS54040
Euro 2.24
80% eff @ 24vDC
10mV PP @ 500mA
700kHz / 500mA max.
*Diode
*Res/cap 8x

MIC4690
-Beperkte documentatie
Euro 2.52
500kHz fixed
??% eff / 600mA
*Res 2x
*diode

Allen bedankt :D

Als rimpel je grootste zorg is kun je ook aan een forward converter denken. Die heeft minder extreme duty cycle en daardoor mogelijk ook minder extreme piekjes.