Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
IGE-XAO
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.

30 Kwi 2008 23:00 2739 9
  • Poziom 17  
    Witam.
    Zbudowałem pierwszą w swoim życiu przetwornicę napięcia z 15V na ±5V. Jakość wykonania nie powala, ale był to mój pierwszy kontakt z elementami SMD i pierwsza dwustronna PCB. Układ jest prymitywny, ale działa :).

    Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.

    Zasada działania:
    Przetwornica obniżająca zmniejsza napięcie do 10V. Tak podane napięcie przechodzi przez linowy stabilizator 7805 i dalej na wyjście. Wszystko działa pięknie z tym, że na wyjściu pojawiają się przepięcia, jak sądzę wywołane przez kluczowanie tranzystora MOSFET (występowanie przepięć pokrywa się z chwilami załączenia i wyłączenia tranzystora). Oscylogram przepięcia:
    Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.

    Podziałka pozioma 0.2µs/dz
    Podziałka pionowa 1V/dz

    Jak widać na oscylogramie, na wyjściu jest 5V oraz niechciany dodatek. Na wyjściu układu za stabilizatorem umieściłem kondensator elektrolityczny 470µF i równolegle 100nF.

    Moje pytanie: jak temu zaradzić, i wyeliminować problem? Co zrobiłem źle, lub czego nie wziąłem pod uwagę?


    Napięcia:
    - testowane na 15VDC, ostatecznie 24VDC

    Dodatkowe materiały odpowiednio: schemat ideowy, PCB góra, PCB dół, PCB złożenie:
    Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V. Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.
  • IGE-XAO
  • Poziom 13  
    Witam.
    Po pierwsze zamieść schemat ideowy całego układu z wpisanymi wartościami napięć stałych w istotnych punktach układu i rysunki obu stron samej płytki.
    Możliwe , że stabilizatory liniowe dostają zbyt niskie napięcie na wejściu lub ścieżka masy jest poprowadzona nienajlepiej. Być może nie obejdzie się bez dodatkowych filtrów LC na wyjściu przetwornicy impulsowej.Problem niestety nie jest banalny.
  • IGE-XAO
  • Poziom 17  
    Umieściłem dodatkowe informacje w pierwszym poście. Jeżeli konieczne jest coś dodatkowego proszę mnie o tym informować, na pewno uda mi się to zamieścić.

    Skoro problem nie jest banalny możliwe że umieściłem temat na złym forum. Prosiłbym moderatora o ewentualne przeniesienie.
  • Poziom 13  
    Przetwornica ma obniżać napięcie do 10 V , ale czy Kolega zmierzył napięcie na kondensatorze CF2 , które to napięcie jest wejściowym dla stabilizatora liniowego 7805 ? Jak już wspominałem jeżeli stabilizator liniowy jest zasilany zbyt niskim napięciem to wejdzie w nasycenie i przepuści przez siebie wszystkie zakłócenia , które dostaje na wejściu.
    Ze schematu wynika , że napięcie to można regulować za pomocą RV1 zmieniając w ten sposób współczynnik wypełnienia impulsów sterujących tranzystorem Q1 , lecz niestety to napięcie będzie bardzo mocno zależało od prądu obciążającego cały układ ponieważ nie ma pętli stabilizacji tego napięcia. Następne niedociągnięcia w skrócie: dioda D2 za słaba, również układ wytwarzający ujemne napięcie ma niewielką wydajność prądową, indukcyjność dławika za duża .
    Zastanawia mnie jednak amplituda tego zakłócenia na wyjściu +5V .Ze zdjęcia wynika , że ma ono dobrze ponad 1Vpp. Jak Kolega je mierzył ?
    Czy kabelek umasienia sondy dostatecznie krótki ? Jak wygląda oscylogram napięcia przed stabilizatorem 7805 ?
    Na zakończenie : szkoda , że Kolega nie rozejrzał się za scalonymi przetwornicami step-down choćby LT1072 lub L4960 i liniowymi stabilizatorami LDO jak LM2940CT5.0 .
    Ale najważniejsze , że układ działa a nie dymi i można z nim jeszcze powalczyć i czegoś się nauczyć. Dwustronna PCB jak na pierwszy raz dla mnie super.:D
    Pozdrowienia.
  • Poziom 38  
    Cieżko wyczuć, co może być powodem powstawania szpilek - oscyloskop w dłoń i "przemierz" układ :)
    Co zwróciło moją uwage:
    - brak kondensatora na Vcc,
    - sposób zasilania IC1 - co najmniej dziwny - sprawdź oscyloskopem przebieg na nóżce 8 IC1,
    - dioda 1N4148 (D2) nie za bardzo nadaje się do takiego zastosowania,
    - prowadzenie masy na PCB - dlaczego za punktem wspólnym D2 - CP2 masa jest pociągnięta scieżką do C4 i IC1?
    I na koniec - czym to obciążasz (jaki prąd)?
  • Poziom 17  
    Dziękuje za poświęcenie uwagi mojemu problemowi. W czasie nauki bardziej cenie sobie te złe uwagi niż pochwały więc lepiej gdy wypomnicie mi wszystko do czego można się przyczepić :)!

    Odpowiadam na pytania:

    ZSK:
    Cytat:
    Przetwornica ma obniżać napięcie do 10 V , ale czy Kolega zmierzył napięcie na kondensatorze CF2 , które to napięcie jest wejściowym dla stabilizatora liniowego 7805 ? Jak już wspominałem jeżeli stabilizator liniowy jest zasilany zbyt niskim napięciem to wejdzie w nasycenie i przepuści przez siebie wszystkie zakłócenia , które dostaje na wejściu.

    Oscylogramy zrobione były przy zazsilaniu stabilizatora napięciem 7,5V.

    Cytat:
    Ze schematu wynika , że napięcie to można regulować za pomocą RV1 zmieniając w ten sposób współczynnik wypełnienia impulsów sterujących tranzystorem Q1 , lecz niestety to napięcie będzie bardzo mocno zależało od prądu obciążającego cały układ ponieważ nie ma pętli stabilizacji tego napięcia.

    Obciążenie będzie się zmieniać od około 90mA do 150mA (wartości oszacowane). Wydaje mi się że nie powinno być większych skoków napięcia. Co racja to racja! Powinna być stabilizazcją napięcia. Teraz mądrzejszy o więdzę jaką zdobyłem przy tej przetwornicy zastosowałbym jakąś pętle sprzężenia zwrotnego.

    Cytat:
    skrócie: dioda D2 za słaba

    Tego nie rozumiem. Dlaczego? Jaką byś zastosował?

    Cytat:
    również układ wytwarzający ujemne napięcie ma niewielką wydajność prądową

    Jego zadaniem jest podanie napięcia ujemnego na dwa wzmacniacze operacyjne NE5532. Każdy z nich to max 5mA + to co potrzebuje 7905. Wydaje mi się że powinno wystarczyć.

    Cytat:
    indukcyjność dławika za duża

    Wszędzie straszą co będzie jeżeli da się za małą więc troche przedobrzyłem. Jakie konsekwencje niesie z sobą za duża indukcyjność?

    Cytat:
    Zastanawia mnie jednak amplituda tego zakłócenia na wyjściu +5V .Ze zdjęcia wynika , że ma ono dobrze ponad 1Vpp. Jak Kolega je mierzył ?

    Zgadza się ma ponad 1V. Mierzone na stabilizatorze za pomocą oscyloskopu. Masa sondy połączona z masą układu, kabel uziemiający oscyloskopu podłączony do PEN w gniazdku, sonda na wyjściu stabilizatora.

    Cytat:
    Czy kabelek umasienia sondy dostatecznie krótki ? Jak wygląda oscylogram napięcia przed stabilizatorem 7805 ?

    Kabel ma 20cm.
    Zakłócenia w napięciu wyjściowym przetwornicy 15 / + - 5V.

    Cytat:
    szkoda , że Kolega nie rozejrzał się za scalonymi przetwornicami step-down choćby LT1072 lub L4960 i liniowymi stabilizatorami LDO jak LM2940CT5.0

    Chciałem zrobić od podstaw cały układ, nie korzystając z pomocy specjalnie do tego celu przystosowanych scalaków. Mam w domu uszkodzony zasilacz od PC i nawet tam jest kostka do sterowania całą przetwornicą. Narazie chcę zrozumieć dokładnie jak taki układ działa i jakie problemy mogą mnie spotkać :).


    Loker:
    Cytat:
    brak kondensatora na Vcc,

    Zasilacz z którym będzie pracowała przetwornica ma na wyjściu całkiem pokaźną baterie kondensatorów (10x 470uF o ile mnie pamięć nie myli), dlatego nie stosowałem tu dodatkowych.

    Cytat:
    sposób zasilania IC1 - co najmniej dziwny - sprawdź oscyloskopem przebieg na nóżce 8 IC1,

    Układ docelowo ma pracować przy 24V. NE555 działa max przy 18V, dlatego chciałem kilka woltów udłożyć na diodzie Zenera. Chwilowo w układzie nie ma tej diody (zastąpiona drutem), gdyż zasilam go z 15V.
    Sprawdziłem oscyloskopem i są te same zakłucenia co na wyjściu stabilizatora! Pojawiają się również na wejściu MOSFET-a, ale nie pochodzą od zasilacza - sprawdziłem przed chwilą i daje on gładkie 15V.


    Cytat:
    dioda 1N4148 (D2) nie za bardzo nadaje się do takiego zastosowania,

    Tego nie rozumiem. Dlaczego? Jaką byś zastosował?

    Cytat:
    prowadzenie masy na PCB - dlaczego za punktem wspólnym D2 - CP2 masa jest pociągnięta scieżką do C4 i IC1?

    Tak. Może to źle ale tak zrobiłem. Chętnie wysłucham wszelkich wiadomości dotyczący prowadzenia masy w układach elektroniczych. Na chwilę obecną robie to tak, aby wszędzie była gdzie ma się pojawić.

    Cytat:
    I na koniec - czym to obciążasz (jaki prąd)?

    90mA do 150mA.]
  • Poziom 13  
    Jako D2 można użyć jakakolwiek diodę szybką na prąd ok 500 mA i napięcie wsteczne powiedzmy 50 V. Zauważ , że w momencie gdy tranzystor Q1 jest wyłączany takiej samej wartości prąd popłynie przez diodę D2 . Jeśli jako Q1 zastosowałeś mocnego BUZ11 - nieco przewymiarowanego -to zastosuj też odpowiednią diodę. W zasilaczu PC z pewnością coś odpowiedniego znajdziesz.
    Niestety układ sterowania kluczem Q1 nie będzie działał po docelowym zwiększeniu napięcia wejściowego do 24V i dołączeniu diody Zenera D1.
    Ten układ (IC1) już teraz przy Uwe=15V pracuje mocno nieoptymalnie.Aby w pełni włączyć MOSFETA Ugs powinno wynosić 10-15 V co wymagałoby zasilania IC1 napięciem rzędu +40 V.
    Jeżeli chodzi o zakłócenia to , pomimo tego , że gdzieś wcześniej jest bateria kondensatorów na płytce koniecznie dolutuj dobry kondensator elektrolityczny 470µF a równolegle foliowy bezindukcyjny 1 µF filtrujący napięcie wejściwe i zasilanie IC1 do masy na co wskazał Kolega Loker.
    Można też nieco podnieść napięcie na CF2 do 8 lub 9 V i zobaczyć co to da.
    Przeprowadź jeszcze taki test wiarygodności pomiarów osyloskopem :
    zewrzyj sondę kabelkiem z krokodylkiem co masz przy sondzie i tak zwartą sondą dotknij masy działającego układu przetwornicy.
    Na zakończenie przejrzyj data sheet MC34063 - tu stosują dławiki rzędu kilkaset mikrohenrów dopuszczające pracę przy magnesowaniu prądem stałym. Napisz coś o dławiku , który zastosowałeś . Skąd wiadomo , że ma 20 milihenrów?
    Pozdrawiam.
  • Poziom 17  
    Rdzeń dławika wyjąłem z uszkodzonego zasilacza ATX. Odwinąłem z niego to kilka zwojów które na nim było.

    Nawinąłem 10 zwojów i zmierzyłem indukcyjność tak powstałej cewki. Na tej podstawie obliczyłem współczynnik AL ferromagnesu i wyliczyłem, że do 20mH cewki potrzebuje 144 zwojów o ile dobrze pamiętam.

    Sprawdziłem masę układu i też ma te zakłucenia. W każdym razie w zasilaczu nie występują i nie mam pojęcia skąd się wzięły na masie. Sądze że to główna przyczyna moich niepowodzeń.
  • Poziom 13  
    Może się nie znam ale na moje to Q1 L1 D2 CF2 R2 D1 IC1 R1 R3 D5 R4 RV1 C4 C1 D6 są troszku niepotrzebne ;). Po pierwsze jak robisz przetwornice impulsową to wtedy stabilizatorów liniowych już niepotrzeba. Po drugie przetwornica sama w sobie powinna byc stabilizatorem(powinna mieć jakieś sprzężenie zwrotne). Po trzecie sama płytka jest w porządku. Problemy ze złym poprowadzeniem masy ujawniają się dopiero przy dużych prądach lub częstotliwościach rzędu kilku MHz. W każdym innym przypadku chodzi tylko o to żeby połączenia pomiędzy elementami były pewne. Ten układ który przedstawiłeś to tzw. typowy generator zakłócen ;). Jeśli się mylę to niech ktoś mnie poprawi bo z przetwornicami impulsowymi to za dużo doczynienia nie miałem.
    Pozdro.
    PS. Może pokaż oscylogram z wejścia układu IC3(tylko wyskaluj osie). AAa i jeszcze jedno - Jak na pierwszą płytkę w życiu to ta ze zdjęcia jest całkiem przyzwoita(moja pierwsza płyteczka wyglądała o wiele gorzej).
  • Poziom 38  
    Odnośnie płytki drukowanej - popatrz w danych technicznych scalonych przetwornic, przeważnie są wskazówki co do ułożenia elementów i prowadzenia ścieżek - np. datasheet LT3430, str. 17. Chodzi głównie o zminimalizowanie pętli kondensator wejściowy, tranzystor, dioda, choć nie od rzeczy byłoby zminimalizowanie także pętli dioda, cewka, kondensator wyjściowy :) Kondensator wejściowy, dioda i kondensator wyjściowy powinny mieć wspólny punkt masy, połączony z masą reszty układu. Oczywiście tak mówi teoria - w praktyce ciężko jest zrealizować wszystkie "wymogi sztuki" ;) dlatego czasem trzeba iść na kompromis. Dla małych prądów wyjściowych rzeczywiście nie jest to aż tak bardzo istotne, ale warto wyrobić sobie pewne "odruchy" w projektowaniu płytek ;)
    Czy potrzebne stabilizatory liniowe? W tym wypadku tak, ciężko jest zrealizować sprzężenie zwrotne do PWM na 555. Łatwiej byłoby Ci użyć jakiegoś układu scalonego przeznaczonego do zastosowania w przetwornicy, tylko wymagało by to zaprojektowania układu/płytki od nowa.
    Co do diody D2 - jest szybka, ale spore napięcie przewodzenia (straty), choć dla tak małych prądów wyjściowych w sumie nie gra to roli.