De fondo
Para un proyecto hobby he diseñado una tabla utilizando el LTC3355 DC/DC regulador para el trabajo como una fuente de alimentación. Soy un ingeniero de software por el comercio, y estoy totalmente poco de diseñar correctamente y solucionar los problemas de este circuito. Esta es una de mis primeras juntas, y es obligado a contener casi todos los principiantes errores que usted puede imaginar. Probablemente he elegido un camino demasiado circuito complicado para mi nivel de conocimientos, pero así es la vida :).
Me puede proporcionar un osciloscopio vistas de cualquier nodo de mi circuito, si alguien puede recomendar lo que se necesita para medir.
Este IC tiene tres funciones principales:
- Buck regulador, mientras que la potencia de entrada está disponible
- Super capacitor cargador
- Impulsar el regulador de potencia de entrada no está disponible (abastecimiento actual de la super condensador).
Hoja de datos
La hoja de datos está disponible aquí: http://www.linear.com/docs/44566.
Problemas
Tengo dos (posiblemente relacionado con) problemas con las funciones 2 (carga) y 3 (boost). El buck funcionalidad funciona como se pretende y recibo satisfactorio de la eficiencia y la estabilidad de la producción.
Esta pregunta tiene la intención de centrarse en la problemática aumentar la funcionalidad, pero si la carga se pone resuelta al mismo tiempo, mejor que mejor.
Cuando me desconecte la potencia de entrada, y hay poca o ninguna carga en la salida, la salida es regulada bien (aunque algo más ruidoso que durante buck operación) y el supercapacitor de carga se utiliza para mantener el voltaje de salida.
Sin embargo, cuando la carga se incrementa ligeramente, alrededor de 50mA, el voltaje de salida cae a aproximadamente 4V, y V_out y V_scap ambos aparecen muy ruidoso. V_scap se presenta oscilaciones de alrededor de 2 V pico a pico, en una 2V media tensión. La tensión nominal de corriente máxima es de 1A, por lo que esto no debería ser un problema en absoluto.
En segundo lugar, cuando conecto el EN_CHG pin de +5V (y la potencia de entrada está disponible), el supercapacitor no está cargada del todo. Actualmente No se extrae de la entrada.
El programa de instalación
- Voltaje de entrada: 7-20V
- Voltaje de salida: 5V
- Super capacitor: 100F, 2.7 V
- No hay corriente de entrada de límite de establecer la resistencia.
- Las resistencias y los condensadores son de tamaño 0805 para simplificar la mano de la soldadura, y para acomodar para el enrutamiento entre las patas, manteniendo la junta de una sola cara.
- Ambos inductores son blindados y clasificado para su uso en el interruptor de modo de suministros muy por encima de 1Mhz, como el usado por este circuito), y tienen un montón de capacidad de corriente.
He configurado el IC muy cerca del diseño de referencia proporcionada en la hoja de datos, con algunas pequeñas diferencias. Los divisores de tensión se han alterado ligeramente para dar una 5V de salida (dentro de las especificaciones), y un máximo de 2.7 V super voltaje del condensador.
Mi inductores son de la misma inductancia como el diseño de referencia, y clasificados así por encima de la frecuencia del regulador.
Posibles causas
Aquí hay una serie de posibles problemas de la que soy consciente, donde difiero del diseño de referencia o la hoja de datos de recomendaciones que podrían afectar el rendimiento de mi circuito:
- Contrario a la hoja de datos de recomendaciones, buenas prácticas de diseño, y un mejor juicio, he puesto el circuito en una sola cara PCB, debido al hecho de que me falta de herramientas para la perforación y la fabricación de múltiples capas del PWB:s. Sin embargo, no he corrido en problemas térmicos, que los datos de la hoja de sugerencias, pero otros aspectos de diseño, también se ven afectados por esta opción:
- Mala conexión a tierra (derivada del punto 1), posiblemente causando todo tipo de problemas de interferencia. Supongo que este es el culpable más probable.
- La retroalimentación pin de la IC está en el lado opuesto de lo que se está midiendo así que tuve que usar una antena de alambre para evitar el enrutamiento de todo alrededor de la junta. Este es subóptima.. Una capa diferente se utiliza para este propósito en el fabricante de la placa de demostración.
- Hoja de datos de imagen de referencia se menciona a un supercapacitor entre 1 y 50. Sólo tengo una 100F supercapacitor en la mano, pero no creo que esto podría causar algún problema.
- Pobres habilidades de soldadura. El IC y los inductores fueron soldadas con aire caliente (no expuesto conduce, y yo podría haber dañado por el calor excesivo. Yo creo que todas las pastillas tienen contacto, y han investigado que no hay cortos. La funcionalidad que realmente funciona sugiere que se tiene contacto. El PFOB, RSTB y CPGOOD pines de responder en un fallo de alimentación, la salida va fuera de la regulación, y el condensador de perder la tensión.
- Algunos de mis condensadores son generalmente de un paquete más grande (todos los 0805) de los circuitos de referencia, que (he aprendido) altera el circuito equivalente, y puede cambiar la respuesta de frecuencia de mi sistema.
Lo he intentado
He intentado añadir los capacitores cerámicos entre los súper condensadores y la tierra, como se ve en el Lineal de la placa de demostración aquí (C10 y C11). Estos condensadores no están presentes en la hoja de datos del circuito de ejemplo:
Esto no hacía ninguna diferencia significativa en mantener el impulso regulador en el reglamento.
La placa de demostración también varias listas OPT (opcional?) los condensadores, que no están en la hoja de datos de diseño de referencia. No he probado de poner cualquier cosa en estos lugares.
Diagrama de circuito y de diseño de mesa
Estoy teniendo problemas para conseguir DipTrace a presentar mi diseño del tablero de una forma más legible de la moda, por ejemplo, al mostrar los componentes mejor. Por esa razón yo también proporcionan una representación 3d, que le da una vista complementarios.
Esquema:
He aquí, el horror:
Traté de mantener los caminos de corriente en forma de grasa como sea posible, relevante y sensible nodos tan pequeño como puedo, pero la única cara de diseño es la limitación de... Los nodos con líneas azules están conectados por aire corto los cables. La almohadilla de 14 y 13 años tienen los resistores pull-down a la tierra de forma predeterminada PWM modo, y no de carga (no visible en las imágenes). Las líneas rojas en el interior de L1 son de un "unpoured de cobre de relleno y no son reales cobre en el real consejo.
La parte expuesta de la parte inferior de la almohadilla de la IC se utiliza para la tierra, y me ha enrutado a cabo por las esquinas.
La potencia de entrada está conectado al polígono bajo la etiqueta de C6 y el suelo de relleno. El super capacitor está conectado a del polígono en la etiqueta de la L2 y el suelo de relleno
Reflexiones finales
Me estoy preguntando si es totalmente condenada a no tener este circuito en una sola cara de la junta, mientras que el fabricante de la placa de demostración utiliza 4 capas, o si mi intento se pueden recuperar de alguna manera. La hoja de datos menciona el ajuste de la compensación de la red en el pin V_cbst si es necesario, pero no tengo idea de cómo hacerlo, excepto al azar tratando de otros valores de los componentes. Me falta una amplia gama de condensadores de valores, y va a pedir más si me da ningún plausible recomendaciones.
Actualización
Después de deshacerse de la pinza de conexión de cables, como se recomienda por Michael Karcher, y recoger uno de los cables de puenteo, tengo algunas mejoras. Anteriormente sólo podía llegar a una carga máxima de ~130mA, mientras que ahora puedo llegar a aproximadamente 350mA. Está todavía lejos de la tensión nominal de 5 a la salida del convertidor boost. Sin embargo, mi objetivo es ~1, que sería el mismo nivel que el regulador buck se utiliza cuando la potencia de entrada está disponible.
El supercapacitor ahora está soldada a la placa, utilizando aproximadamente 1 cm de cable a cada uno de plomo en el condensador.
El amarillo de la traza es Vsal, y el trazo azul es Vcap.
En acerca de 0-5 mA de carga, esta es la forma en la forma de onda se ve, con la frecuencia de conmutación de 1 Mhz visible:
Sin embargo, en alrededor de 55-60mA la forma de onda abruptamente cambia de apariencia a este, con una frecuencia de cerca de 100 kHz. Aquí, la tensión de salida aún está regulada en aproximadamente 5V:
En la corriente de carga máxima que puedo lograr, en ~350mA, el voltaje de salida se ha reducido significativamente a 4.5 V:
