Toque do regulador de comutação

Eu desenvolvi um regulador de comutação DCDC de 48v -> 6v usando o LTC3810 . Funciona bem, exceto que há algum toque na saída em cada comutador. Você pode ver o rastreamento do escopo na imagem. Essa medição foi realizada na tampa de entrada do regulador de 3,3v, a aproximadamente 30 cm de fio. Eu recebo um desses a cada 4us (250kHz). A amplitude parece ser de cerca de 200mv pp. O toque é ruim o suficiente para passar pelo próximo regulador (outro DCDC 6v -> 3,3v) e está causando problemas na minha transmissão EtherCAT.

Qual é a melhor coisa a fazer sobre isso? Devo tentar adicionar um pequeno indutor ou um resistor em algum lugar na saída? Eu já tenho um limite de saída bastante grande (5600uF).

Adicionado:

Tentei adicionar esferas de ferrite, indutores e tampas, conforme sugerido, mas eles não ajudaram. Agora estou tentando um indutor principal maior.

Primeiro, muito desse toque provavelmente não está presente. Os componentes de frequência muito alta estão fazendo com que o osciloscópio mostre ressalto de modo comum como sinal de modo diferencial.

Segundo, todas as fontes de alimentação comutadas terão ruído de comutação em suas saídas. Parte disso conterá altas frequências. Os reguladores lineares podem ter especificações impressionantes de rejeição de entrada, mas isso é feito com componentes eletrônicos ativos com uma largura de banda finita. A nova rejeição de entrada é válida apenas para frequências baixas, como alguns 10s de kHz. É por isso que é prática padrão preceder um regulador linear com um cordão de ferrite (indutor de chip) quando a tensão de entrada vem de um comutador. A tampa de entrada do indutor de chip e do regulador precisa estar fisicamente próxima, o loop mantido pequeno e as correntes do loop cuidadosamente consideradas no layout. Você não quer que as correntes de loop de alta frequência corram pelo plano principal de terra.

Adicionado:

Eu não percebi que o segundo suprimento também era um comutador, mas isso realmente não muda nada. As altas frequências das bordas dos pulsos do primeiro comutador aparentemente fazem com que a segunda fonte seja linear ou não. Experimente o indutor de chips seguido pela tampa diretamente no chão da segunda fonte, não no chão geral. É claro que isso precisa ser uma tampa de cerâmica, tão grande quanto possível para a tensão. Um segundo limite menor com melhor resposta de alta frequência também pode ajudar um pouco.

Sobre o ressalto de terra no modo comum. O solo não é mais um único nó agrupado em altas frequências, e nem todos com o mesmo potencial como resultado. Às vezes, seções inteiras do solo e da potência juntas podem sofrer oscilações no modo comum. No entanto, o que eu estava me referindo era esse salto de modo comum no escopo. Sinais de modo comum de alta frequência podem aparecer como sinais de modo diferencial. Dave, esse foi um grande problema em sua pergunta semelhante e provavelmente também faz parte da resposta aqui. Lembre-se de como as coisas ficaram muito melhores quando você conectou a sonda de osciloscópio diretamente à saída, com um limite superior e nenhum outro lugar. No entanto, neste caso, um circuito a jusante está falhando, de modo que o ruído é suficiente o suficiente para ser um problema.

Não posso dizer facilmente pelos layouts o que realmente é roteado para onde. Uma das coisas importantes dos comutadores é conter as correntes de loop de alta e alta frequência. Verifique se eles não correm pelo plano de terra principal. Cada comutador deve ter sua própria rede de aterramento e essa rede deve ser ligada ao terra principal em apenas um lugar. Isso mantém as correntes locais locais, pois apenas a corrente líquida de entrada ou saída pode fluir através do ponto de conexão único.

Como o layout da PCB tem uma grande influência no desempenho de um SMPS, seria ótimo ver o layout da PCB e um sinal de escopo mais amplo (quero dizer, aumento no eixo horizontal).

Pode ser útil ver a captura do escopo do nó de comutação. Eu acho que esse é o nó que você rotulou como "CENTRO". Você também poderia investigar o nó de terra?

Como foi o problema neste post , você pode verificar a parte "Compensação de loop".

Como você pode ver neste post , o ruído no modo comum e o fio terra atuando como uma antena são muito importantes no escopo das fontes de alimentação no modo comutador. Retire o fio terra da sonda de luneta e conecte um fio curto. Você pode verificar esta resposta na postagem.

Editar

Sua seleção de indutor é pequena em indutância para 250kHz. Você terá uma corrente de ondulação do indutor de cerca de 50%. Escolha um indutor maior que 13uH.

Seu indutor é um exagero olhando para as classificações atuais dele. Classificação 20A Irms a 20 graus Celsius O aumento da temperatura é enorme. Não conheço suas tensões de entrada máxima e mínima, mas tudo que você precisa é de um indutor com pelo menos 4 A Irms e 4,8 A Isat. Você pode querer ir um pouco mais alto do que isso, mas 20A é demais.

Estou lhe dizendo isso, supondo que o seu indutor seja um dos SER2918H-103KL, SER2915H-103KL ou SER2915L-103KL.

Posso sugerir esses indutores: DO5010H-153ML , DO5022P-153 , MSS1278-153 ou algo semelhante.

Os transientes estão na borda de comutação ou em apenas um. Se um, qual.

Transientes nas arestas de comutação são esperados.
Gerenciá-los é o problema.
Eu acho que é muito cuidadoso revisar o layout e ver o que flui para onde será o necessário, mas também veja abaixo como uma possibilidade.

Observe nas páginas 13 e 20 da folha de dados que eles oferecem a opção de retornar o BGRTN (retorno do aterramento do portão FET inferior) a uma pequena tensão negativa para maximizar a margem de avanço. O fato de fornecerem esse recurso interessante sugere que ele pode ser necessário ocasionalmente, pois não é algo que você faria de ânimo leve. NÃO deve ser necessário em um design final, mas, usando o comando -2Von BGRTN, agora você pode ver se ele tem uma grande influência. (Levante o bloco IC e aplique o sinal de -2V. Adicione uma pequena tampa (~ ~ 0,1 uF?) No pino ao solo mais próximo. Se tiver um efeito importante, sugere possíveis problemas de disparo nos FETs de saída que podem contribuir para os transientes, como visto .

Um filtro LC precisa ajudar. Ou um cordão de ferrite sozinho, como diz Olin, ou um indutor (cordão ou pequeno L) mais uma tampa ou tampas. SE uma tampa, coloque depois do L, se 2, um dos lados. . Tampa aterrada no segundo ponto de aterramento do regulador. O entusiasmado demais poderia projetar o filtro L&C para fornecer uma impedância que parecesse boa, mas eu esperaria que qualquer LC cuja frequência ressonante estivesse bem abaixo das frequências no transiente (ou muito abaixo da frequência smps) seria suscetível de gerar uma grande diferença.

Como observado, o aterramento do escopo faz uma grande diferença. O falecido Jim Williams, do LT, tinha algumas coisas boas a dizer sobre isso em algumas notas de aplicativos, mas muito mais foi escrito. O aterramento com comprimento zero da ponta de prova próxima ao sinal mais próximo ao terra, sem loops de captação, é "bom o suficiente".
Muito sobre isso aqui no LT absolutamente absoluto AN47-1991 e ainda vale a pena.

Poucos acreditariam que essa era a maneira CERTA de fazê-lo :-).
Isto é!