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.

FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?

12 Sty 2011 11:42 4840 12
  • Poziom 24  
    Witam.
    W pewnym projekcie zastosowałem przetwornicę flyback na układzie UC3843 (12V -> 5V, 5V, -5V, 12V). Schemat poniżej:
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?
    Napięcia mam poprawne, jednak na całej płycie roznoszą się zakłócenia 82kHz od przetwornicy.
    Przetwornica jest na płycie, na której jest też uprocesor AT32UC3 oraz przetwornik ADS1610 10MSPS. Układ w czasie próbkowania pobiera ok. 0,5A i niestety w zebranych próbkach widać duży wpływ przetwornicy.
    Zwiększyłem kondensatory po stronie wtórnej oraz dodałem dławiki (zrobiłem filtr PI o wartościach: 680uF-10uH-680uF). Dodatkowo na tranzystor kluczujący przetwornicy dałem kondensator 100nF (pomiędzy dren a źródło).
    Zabiegi te znacznie zmniejszyły zakłócenia, ale nadal są one widoczne. Na zdjęciu jest pokazany przebieg z oscyloskopu na linii zasilającej (po stronie wtórnej).
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?
    Tętnienia są +/-15mV, ale w trakcie próbkowania na wejściu przetwornika są jeszcze większe (+/- 400mV). Ich częstotliwość pokrywa się z narastającymi zboczami napięcia pierwotnego.

    Jaki może być powód przenoszenia się takich zakłóceń? Czy może to być spowodowane złym nawinięciem transformatora (brak izolacji pomiędzy uzwojeniami)? Czy są jeszcze jakieś sposoby na wyeliminowanie takich zakłóceń?
  • IGE-XAO
  • Poziom 31  
    Nie pokazałeś najważniejszego - układu płytki. Pewnie tu jest problem.
    Ten 100n to zdecydowanie za dużo :) Jeśli w ogóle coś się w okolicy tranzystora dodaje, to koraliki na drenie i bramce.
    Brak izolacji transformatora powinien nawet zmniejszyć poziom zakłóceń, ale nie robi się tak ze względu na bezpieczeństwo.
    Z ciekawości - czemu dioda Zenera zamiast TL431?
  • Poziom 24  
    Podaje wzór pcb:
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?
    Interesująca mnie przetwornica to ta na dole w lewym rogu. Ta górna jest obecnie odłączona (ale nawet jak jest włączona to zakłócenia się nie zwiększają). Dodałem dławiki na wyjściach pomiędzy C148-C149, C136-C138, C135-C147 oraz C134-C137.
    Kondensator 100n dlatego, że już widziałem takie rozwiązanie w poprzedniej pracy (notabene duża część z nas na pewno ma urządzenie z tej firmy w domu i chyba żadne nie wybuchło :)), wiem, że jest to niezgodne ze sztuką, ale tam pomagało to przechodzić zakłócenia emitowane (komora EMC), a u mnie zmniejszyło to znacznie szpilki na płycie.
    Powód zastosowanie diody zenera to konsultacje z firmą feryster. Oni podali takie rozwiązanie, a sam różnicy nie zauważyłem, więc jest dioda zenera.

    Coś można powiedzieć po analizie pcb?
  • Pomocny post
    Poziom 31  
    Tak - prąd z tranzystora T16 (przez 4 rezystory) ma za daleko do C130/C141 - idzie po polu masy, i jeszcze omija poprowadzoną tamtędy ścieżkę. Do kondensatorów powinna być _krótka_ ścieżka, a pole masy dołączone dopiero w miejscu kondensatora.
    Ogólnie, pole masy 'backplane' w przetwornicy to niezbyt dobry pomysł.
    Poczytaj o teorii pętli prądowych w przetwornicach, i o kolejności układania elementów na pcb. I tak sukces że działa, mi nie chciały dopóki się nie nauczyłem zasad projektowania płytek :)
    TL431 daje wyższą stabilność, i może dać mniejsze zmiany napięcia, niż dioda zenera.
  • IGE-XAO
  • Pomocny post
    Poziom 27  
    Kondensator C123 jest właściwy! Powinien również być kondensator elektrolityczny jako lokalne źródło zasilania układu sterownika.
    Brakuje filtru wejściowego LC oraz dławików w obwodach wyjściowych. Brakuje mi również kondensatorów (ceramicznych) na liniach obwodów wtórnych , podłączonych do Chassis GND.
    Płytka PCB jest nieprawidłowo zaprojektowana, dotyczy zasilacza. Transoptor umieszczono w obwodzie pierwotnym jest to błąd. Linia podziału obwodów separowanych powinna przebiegać (dzielić) transoptor oraz transformator mocy. Na długich przewodach sprzężenia zwrotnego sięgające obszaru obwodu pierwotnego indukują się zakłócenia. Zamiast ścieżek czy też pól załamanych pod kątem prostym prowadzić powinno się załamania pod kątem 45° (patrz na obszar zasilacza).
  • Pomocny post
    Poziom 42  
    -> voytaschec

    Moje uwagi poszły mailem ale się odbijają :(

    -> k4be

    TL431 pogarsza stabilność pracy przetwornicy i znacznie pogarsza odpowiedź impulsową przy zmiennym obciążeniu. Dioda Zenera nie wymaga kompensacji - po prostu działa. Pogorszenie stabilizacji w przypadku przetwornicy flyback o tylu napięciach wyjściowych jest bez znaczenia - ważniejsza jest szybka odpowiedź na impulsowe obciążenia, żeby napięcia na wyjściach nie skakały bez opamiętania.
    TL431 do ustabilizowania wymaga dość radykalnej kompensacji sam z siebie. W układzie przetwornicy mamy jednak dodatkowe źródła przesunięć fazowych i zapewnienie stabilności oprócz naprawdę niełatwych obliczeń wymaga budowy wielu prototypów i badania ich zachowania w warunkach zmiennych obciążeń.
    Kompensacja układu z diodą Zenera sprowadza się do dobrania wartości jednego kondensatora: C132.

    -> ronwald

    Nikt nie ma pretensji o C123! Autor pisze o dodatkowym kondensatorze 100nF włączonym między dren a źródło tranzystora. W połączeniu z indukcyjnością uzwojenia pierwotnego - 23uH - daje to nam rezonans przy 105 kHz - częstotliwości niewiele wyższej od taktowania przetwornicy...
    Pozostałe uwagi jak najbardziej słuszne.
  • Poziom 27  
    Istotnie chodziło o inny kondensator.

    Jeśli można, brakuje nam kolegi RoMana !
    Nic się nie dzieje na forum od trzech kwartałów. Po wykonaniu statystyk ( ilość nowych tematów za okres trzech kwartałów oraz ilość zamkniętych tematów teraz oraz za kolegi RoMana w analogicznym okresie) doszedłem do wniosku, że zasilanie zamiera. Pozdrawiam ronwald.
  • Poziom 24  
    Dziękuję za pomoc.
    Zrobiłem tak:
    - wyszlifowałem pole masy spod przetwornicy,
    - dodałem kondensator 470uF pomiędzy zasilanie i masę jak najbliżej transformatora i kondensatorów pomiarowych,
    - dodałem kondensatory ceramiczne pomiędzy wejście transformatora (zasilanie) a masę,
    - zwiększyłem rezystor na bramce tranzystora do 100ohm.

    Zakłócenie na zasilaniu zmalały do ok. +/-2mV, ale niestety przetwornik dalej jest czuły na to zasilanie i w przebiegu z niego pobranym dalej jest widoczny prostokąt 82kHz. Wykres poniżej (pomiar napięcia stałego 9V):
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?
    Co dziwniejsze oscyloskop pokazuje inny przebieg, nie prostokąt, ale szpilki. Układ zasilania przetwornika jest zrobiony zgodnie z jego notą aplikacyjną, ale pewnie znowu na pcb coś jest nie tak...
    Poniżej podaję schemat ideowy przetwornika (punkt w punkt jak w nocie) oraz układ ścieżek na pcb:
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?

    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?

    Przetwornik jest w obudowie PQFP (tak jak TQFP raster 0,5mm i dodatkowo duży pad pod całym układem podobnie jak w QFN).
    A może jeszcze bardziej pomęczyć przetwornicę?
  • Poziom 42  
    Przebieg powierzchni masy pomiędzy stabilizatorem 3V3 a ADC jest kuriozalny. Po co ta rozgwiazda na dole? Dlaczego nie jednolita płaszczyzna masy? Dlaczego kondensatory blokujące zasilanie są w takiej odległości ( po masie!) od ADC?

    Zasada ogólna: zasilacz na tej samej PCB robi się w przypadku układów mało wymagających pod względem zakłóceń. Jeśli jest potrzeba zasilania układów bardzo czułych, to zasilacz, a w szczególności zasilacz impulsowy, zdecydowanie powinien być zrobiony na oddzielnej płytce i w miarę możliwości - ekranowany.
  • Poziom 24  
    -RoMan- napisał:
    Przebieg powierzchni masy pomiędzy stabilizatorem 3V3 a ADC jest kuriozalny. Po co ta rozgwiazda na dole? Dlaczego nie jednolita płaszczyzna masy? Dlaczego kondensatory blokujące zasilanie są w takiej odległości ( po masie!) od ADC?


    Zapewne chodzi o kondensatory C11 i C46. Jest to tak zrobione, gdyż w nocie napisali, że jeśli się używa jednej masy to należy odseparować masę AGND od AGND2 poprzez rozcięcie na pcb:
    "When using only one common plane, isolate the flow of current on AGND2 (pin 57) from pin 1; use breaks on the ground plane to accomplish this. AGND2 carries the switching current from the analog clocking for the modulator and can corrupt the quiet analog ground on pin 1."
    Poniżej zrzut z noty:
    FlyBack - jak wyeliminować zakłócenia?

    A sama "rozgwiazda" :) tyczy się tego, aby wszystkie punkty masy (cyfrowa, analogowa, analogowa2) spotykały się tylko w jednym punkcie.

    Co do ogólnej zasady: też tak uważałem, ale część osób twardo obstawało aby umieścić wszystko na jednej płycie. Będziemy jeszcze walczyć z tymi zakłóceniami, a jeśli się nie uda to odetniemy zasilacz...
  • Poziom 27  
    Jeśli można, PowerPad nie powinien być podłączony do masy analogowej to raz, dwa wejścia analogowe są bez filtrów dolnoprzepustowych.
    Dobrze by było by częstotliwość przetwornicy była z synchronizowana z "zegarem systemu". Poprawę możesz uzyskać również przez zastosowanie filtracji programowej.
  • Poziom 24  
    ronwald napisał:
    Jeśli można, PowerPad nie powinien być podłączony do masy analogowej to raz, dwa wejścia analogowe są bez filtrów dolnoprzepustowych.
    Dobrze by było by częstotliwość przetwornicy była z synchronizowana z "zegarem systemu". Poprawę możesz uzyskać również przez zastosowanie filtracji programowej.


    W nocie napisali, że PowerPad musi być podłączony do masy analogowej więc jest :)
    "The ADS1610 uses TI PowerPAD™ technology. The PowerPAD is physically connected to the substrate of the silicon inside the package and must be soldered to the analog ground plane on the PCB using the exposed metal pad underneath the package for proper heat dissipation."

    Filtry za chwilę dodam. Częstotliwości przetwornicy raczej nie uzyska się takiej jak systemu. Sam przetwornik pracuje na generatorze 60MHz, a przetwarza z szybkością 10MSPS.
  • Poziom 27  
    Tu nie chodzi o to by przetwornica pracowała z częstotliwością 60 MHz tylko z krotnością mniejszą np. 60kHz miast 82kHz niezsynchronizowaną.
    Mimo wszystko PowerPad poprowadziłbym oddzielną ścieżką.