Convertitore switching buck - funzionamento

Ciao a tutti,
io ed alcuni amici stiamo cercando di far funzionare un convertitore buck: LM27402 della TI.
Abbiamo però incontrato alcune difficoltà perché questo convertitore non vuole proprio funzionare. Questa è più o meno la storia progettuale:
1. Provato a far funzionare il convertitore senza progettare correttamente la rete di Feedback. A quanto pare il filtro LC formato dall'induttore e dalla capacità di uscita può causare un'instabilità del sistema ed è quindi necessario inserire alcuni poli/zeri.
2. Montato tutto su basetta bianca, capendo poi che le capacità della basetta davano fastidio alla frequenza di 500KHz.
3. Montato tutto su basetta millefori wrappata, con rete di feedback adeguata ed anche current sensing adeguato.
Dopo questo iter di "first do and then think" siamo giunti a sospettare che la nostra concezione di convertitore switching buck sia un po' sbagliata. Noi lo pensavamo come un alimentatore lineare, viene progettato per mantenere una tensione di uscita costante e sopportare una corrente massima. Questo grafico ci ha fatto pensare diversamente:

Può essere che questi convertitori siano progettati anche per avere una corrente di uscita fissa o comunque sopra una certa soglia, al di sotto della quale non funzionano? Ora c'è in uscita un carico da 100ohm ed è progettato per avere una Vout di 5V ovvero 0.05 A di corrente di uscita. Potrebbe essere questo il problema che sta bloccandoci?

Saluti e grazie,
Gabriele

Direi che i convertitori DC-DC di tipo switching sono tutto tranne che lineari!

Certo che per iniziare vi siete dati la zappa sui piedi.
Un bel simple switcher sarebbe meglio!
Non partite con un controller DC-DC!

Se prendete quelli di ultima generazione sono sincroni e hanno i transistor integrati:

www.ti.com/product/LM46002?keyMatch=lm46...Search-EN-Everything

Analizzate e studiate i vari segnali...

Poi potete prendere in analisi un simple switcher di vecchia generazione di tipo asincrono che richiedono il diodo esterno, ma hanno l'high side transitor integrato.

...poi se volete ancora soffrire studiate un controller DC-DC!

Saluti,

Mauro

Ciao Mauro,
grazie per la pronta risposta. Abbiamo scelto quello perché poi dovremo essere in grado di controllare anche correnti piuttosto elevate. Si era parlato di una decina di ampere. Inoltre una delle caratteristiche necessarie al nostro progetto è la presenza del piedino di "Sync", ovvero la possibilità di poter sincronizzare la frequenza di switching con un clock esterno.
Inutile dire che ormai ce la siamo legata al dito e vogliamo far funzionare questo integrato. Abbiamo già montato il tutto e anche fatto un piccolo stampatino:



Ovviamente nelle wrappature abbiamo usato lo stesso colore in modo che sia il meno comprensibile possibile

Credi che il problema possa essere la bassa corrente di uscita? O magari qualcos'altro?

Saluti e grazie,
Gabriele

PS. Abbiamo già ordinato anche quello che ci hai consigliato tu. Nel caso non si riuscissimo a farlo funzionare nei prossimo giorni passeremo a quello. Grazie del consiglio.

Ciao Borelg,

penso che non vi sia sfuggita nessuna delle raccomandazioni sul routing e sul posizionamento dei componenti.
Siete riusciti a non applicarne nemmeno una!
Diciamo che le possibilita' di aver spagliato un pin/filo sono elevate. La parte della rete di feedback e' molto sensibile. Con i cavi che avete potete iniettare molto rumore nel pin di feedbacck per cui il regolatore non sa cosa regolare.
Diciamo che per il montaggio si vede l'impegno che ci state mettendo...

Magarai per semplificarvi ancora la vita potete vedere anche i nuovi modulo LMZ3, in particolare LMZ31710 . E' da 10 A e potete metterli anche in parallelo. Il package e' QFN ma ne potrete uscire fuori. Non potendo raggiungere una buona dissipazione da sotto (visti i limiti che avrete nel saldare il regolatore) e' meglio dividere la corrente fra piu' regolatori, se volete arrivare a 10A. Volendo c'e' anche il modulo LMZ31530 da 30A.


Saluti,

Mauro

Buon giorno alla tribù
-> Borelag
Stavo guardando la foto del convertitore e come dice il Mauro le regole sul routing le avete rispettate tutte. Per esperienza personale, se vuoi fare un prototipo, devi avere un PCB fatto bene nel senso della disposizione dei componenti, per poi vedere quali magagne ha, per correggerle nel successivo PCB e via di questo passo, in special modo se pensi di adoperare un po' di ampere.
Se vuoi incominciare a vedere cosa bolle in pentola, potresti provare a montare un MC34063, un 8 gambe di buona memoria, che dovresti trovare a tre palle un soldo. E' un convertitore DC_DC che con 5 o 6 componenti esterni, che quindi puoi anche montare su un mille fori, puoi usare come step-up o step-down. Non ha sincronismi esterni, e da solo arriva ad 1,5 A, ma con un transistorello esterno anche di più, provare per credere. Nel datasheet trovi esempi e tutto ciò che eventualmente ti serve. Se poi, invece di una resistenza fissa metti un trimer per avere una tensione variabile in uscita, lo fai funzionare ai limiti, variando naturalmente anche il carico e perdi un po' di tempo con un oscilloscopio, strumento indispensabile se vuoi giocare con questi cosi, ti fai una cultura con poca fatica.
Quanto sopra è perchè ho fatto recentemente qualche pezzetto per il prossimo robot, per non buttar via batteria come caldo e l'oggetto mi e piaciuto per la sua semplicità.
L'altra soluzione è quella del cinese, costa meno ed è più bello, ma si impara .........una cineseria.
Ciao
Paolo