这是正常的降压稳压器行为吗?

电器工程 降压 电压调节器 加载
2022-01-19 04:39:09

我最近开始尝试降压调节器,但结果出乎我的意料。一方面,纹波电压对我来说似乎有点高,空载时约为 800mV,在恒定 1A 负载下上升到 4.5V 公平地说,只有短暂的尖峰会产生这种涟漪。这是一个没有负载的调节器的捕获:

空载

在 1A 时,输出电压下降约 100mV,电压尖峰变得相当大:

1A负载

我在数据表中给出的设置中使用XRP7664,但将输出电压更改为 6V(第 1 页的示意图,R1 更改为 56k)。该电路建立在分线板上,并用电线连接。我的问题是:这是降压稳压器的正常操作行为吗?


R1改为56K

示意图

2个回答

首先,在处理高频、高 \$\dfrac{dI}{dt}\$ 或高 \$\dfrac{dV}{dt}\$ 时,大多数电路元件的电感和回路尺寸开始变得重要.

高 \$\dfrac{dI}{dt}\$ 意味着电流会在短时间内发生太大变化,例如当电流在 1ns 内从 100mA 变为 2A 时。让我们解决这个问题:

\$\dfrac{dI}{dt}=\dfrac{(2-0.1)A }{10^{-9}s}=\dfrac{1.9A}{10^{-9}s}=1.9*10 ^9V\$

现在这很高。但与什么相比,我怎么知道这很高呢?引用自维基百科:

电路中电感器的作用是通过在其两端产生与电流变化率成正比的电压来抵抗通过它的电流的变化。

那个电压是:

\$v(t)=L*\dfrac{dI}{dt}=(25*10^{-9})*(1.9*10^9)=47.5V\$

这意味着如果您在 25nH 电感器上的电流在 1ns 内从 0.1A 变为 2A,那么您将在其上产生47.5 伏特,这是很多!由于更长的导线意味着更长的电感,因此同时意味着更高的电压。一根直径为 5mm 的 5cm 导线约为 30nH。看看这个工具。

您添加的图片上的开关瞬变(不是纹波)可能是因为您使用长而细的电线对该电路进行了试验板,或者因为您的探测技术不佳,或两者兼而有之。

既然您知道在处理 SMPS 时需要缩短和加宽走线/导线并且您知道原因。

请记住,以下是您在处理开关模式电源时应遵守的清单:

  • 尝试制作具有坚固接地层的 PCB。如果你不能,那么;
  • 在高 \$\dfrac{dI}{dt}\$ 或高 \$\dfrac{dV}{dt}\$ 处保持走线尽可能短和宽。
  • 在您的降压转换器中,这些包括从输入电容器接地到 IC 接地的接线以及从输入电容器到 IC 输入 (IN) 引脚的接线。
  • 测量输出纹波时,请将示波器的探头直接放在输出电容上,并将探头的地线直接短接在电容上的地线上,如下图所示:

如何测量 SMPS 的输出纹波

除了其他人评论的开关尖峰之外,我还看到了 1A 波形中运行不稳定的迹象。

当您查看典型的降压纹波波形时,您应该会看到与第一个波形显示的非常相似的锯齿波形。从切换周期到切换周期,周期应该是稳定的。

您的第二个波形显示非常不稳定的周期和频率。这很可能与噪声有关,因为您已经表明您没有在 PCB 上实现此降压,而是在原型板上实现。

您应该尝试旋转一个小型 PCB,或者查看制造商是否有可以使用的评估板。