Conversores buck múltiplos no mesmo PCB, a frequência de comutação deve ser a mesma?

Eu tenho uma pergunta sobre conversores dc-dc buck. Preciso fornecer várias tensões diferentes na minha placa e estou com muita limitação de energia, é por isso que preciso usar conversores de alta eficiência. Se eles devem ser colocados próximos um do outro, sua frequência de comutação deve ser a mesma? Até onde eu sei, isso seria melhor devido a problemas de EMI e SI, é mais fácil livrar-se de uma frequência do que várias delas e seus harmônicos, produtos etc.

Por outro lado, se não for essencial, o aumento da frequência de comutação diminuirá o tamanho dos indutores.

Qualquer ajuda seria apreciada

Até onde eu sei, isso seria melhor devido a problemas de EMI e SI, é mais fácil livrar-se de uma frequência do que várias delas e seus harmônicos, produtos etc.

Esta é uma premissa falsa. Os regulamentos da EMI limitam as emissões frequência por frequência. Se você tiver duas fontes em seu sistema na mesma frequência, as saídas deles poderão ser adicionadas, resultando em emissões mais altas nessa frequência. Se estiverem em frequências diferentes, são efetivamente independentes para fins de emissões.

É uma regra geral no projeto EMI que a melhor solução é reduzir suas fontes de emissões, em vez de gerar sinais e tentar bloqueá-los. Então, eu diria que, para fins de EMI, é melhor você usar frequências diferentes para seus diferentes reguladores de comutação.

Se você usar vários conversores com diferentes frequências de comutação, será realmente difícil prever a ondulação da tensão de entrada e, portanto, será difícil projetar o filtro de entrada. Haverá alguns momentos em que a troca ocorrerá simultaneamente e algum momento em que os eventos de troca serão espalhados no tempo.

No seu caso, eu acho que o melhor design seria usar a mesma frequência de comutação para todos os conversores e intercalá-los. Dessa forma, o filtro de entrada para todos os buck será muito menor que a soma dos filtros individuais (se não forem intercalados).

O uso de frequências independentes provavelmente não tem um aspecto negativo maciço.

Frequências idênticas, se forem realmente idênticas, podem levar a transição de transientes de um conversor para outro em uma parte crítica do ciclo de comutação e afetar quando e como ele muda. Nos níveis prováveis ​​envolvidos na alimentação cruzada, eu esperaria que isso geralmente não seja um problema fatal - apenas PODE degradar a precisão da saída se o ponto de comutação for levemente afetado por outros sinais.

Essa entrada espúria normalmente teria efeito apenas quando afetasse a tensão de decisão de comutação quando ela estivesse muito próxima do limite de comutação, pois em outros pontos do ciclo as tensões serão grandes o suficiente para que o ruído não as afete. por exemplo, se o ponto de comutação ocorrer quando a saída dividida for alimentada no pino Vref e = Vref = digitar 0,8V, se Vin for 0,799 V, o ruído na linha de detecção acoplada ao Vsense e que resultará em uma alteração de + 0,001V poderá causar mudar cedo. Mas se o Vsense estiver em 0,700 Volts, você precisará de + 0,1V de ruído para acionar a comutação

Ruído de frequência mais alta no Vout tem uma carona bastante livre para o Vsense, pois geralmente há um limite no divisor de referência de Vsense para Vout. Isso melhora enormemente o tempo de resposta a transientes e a remoção pode levar a um conversor que tenta fatalmente perseguir sua própria cauda. Pergunte-me como eu sei :-).

Se os conversores N tiverem frequência de gravação assíncrona, etc., ocorrerão falhas pseudo-aleatoriamente ao longo do ciclo e, esperançosamente, terão pouco efeito geral.

Se você gasta seu dinheiro em diferentes frequências, precisa ter cuidado com as frequências de batida - a batida aparece como conteúdo harmônico na entrada DC e, se não for filtrada, a compensação do loop buck pode não lidar com isso e permitir que ela passe para a saída sem atenuação.

Uma boa filtragem de entrada é importante (capacitores de cerâmica e / ou filme de alta frequência localizados adequadamente perto da entrada de cada conversor), bem como boas práticas de layout (mantendo os nós de comutação o mais apertados possível, mantendo a separação física entre os dólares e não misturando a potência / controle de rotas entre eles, etc).

Minha experiência: um trabalho específico que teve dois comutadores bloqueados na mesma frequência e, em seguida, em um PCB de segunda iteração, deixando por engano um componente que os "bloqueava" não fazia diferença para o ruído da banda base; nem afetou a eficiência de energia.

O trabalho era bastante analogico com vários amplificadores de extensômetros etc.

No que diz respeito à EMC, como o @The Photon diz, use duas frequências porque as emissões provavelmente serão menores, e isso é suportado pelos fabricantes de vários chips SMPSU que modulam sua frequência de comutação para evitar isso.