Proyecto: Diseño optimizado de una etapa Step Up

[Picuino]

La tensión del pin 1 (COMP) se divide por tres dentro del integrado y esa señal sirve para comparar con la corriente de pico en la resistencia de sensado:


Por lo tanto V_pin1 / 3 = I_pico * R_sense

Y de la ecuación anterior: I_pico = V_pin1 / (3 * R_sense)

Esto vale solo para cambios de tensión, no he incluído el offset.



Si añadimos offset de los dos diodos en serie y el offset de R15 y la rampa de compensación:
  I_pico * R_sense + V_slope = (V_pin1 - 1.4V) / 3
  V_slope = tensión añadida por la rampa de compensación y por la resistencia R15

En este caso (aproximando porque no he hecho cálculos exactos):
  I_pico * 0.028 + 0,7 = (4.4v - 1.4v) / 3

  I_pico = 10A

No me cuadra. No se si estoy tomando bien la tensión de la gráfica (4.4V de media)

¿Qué corriente se puede medir en la resistencia de sensado?

Un saludo.

[Picuino]

Hay otro punto que no cuadra, la tensión del condensador.

Si realmente estuviese cambiando la corriente de salida del conversor Boost, el rizado del condensador debería ser mucho más alto:

  dVc = I * dt / C

  dVc = variación de la tensión del condensador de salida
  I = variación de la corriente del condensador = 2.5 Amperios
  dt = tiempo durante el cual varía la corriente = 6.25ms * 0.4 = 2.5ms

  dVc = 2.5A * 2.5ms / 2mF = 3.13V

Como la tensión del condensador apenas cambia unos 30mV, esto no es una oscilación debida a que la fuente sea inestable.
Es un cambio externo a la fuente de alimentación. Prueba a colocar una carga constante o mira el conversor buck de salida.

Un saludo.

[Picuino]

Un consejo para tomar medidas.

Cuando quieres afinar mucho, es difícil saber si la tensión de salida baja con la carga debido a que la fuente regula mal o debido a que hay una resistencia de salida apreciable.

Si la corriente de salida cambia 2.5A y hay una resistencia de 20m Ohms entre el punto eléctrico en el que está regulando la fuente y el punto en el que tomas las medidas, verás una caída de tensión de 50mV.
Esto se puede confundir con una mala regulación de la fuente, pero se debe a la resistencia de salida. Realmente 20m Ohms no es mucho y se puede dar en un cable o en pistas relativamente cortos.

Para comprobar que la regulación es buena, es preferible medir la tensión de salida en bornes de R8.
Como es un divisor de la tensión de salida, su tensión será de unos 2.5V y no podrás medir tensiones de salida reales, pero si se podrán ver bien las variaciones de la tensión de salida (si hay oscilaciones, si hay error permanente, etc)

Además, en el circuito hay dos masas distintas para conectar a R8. Ahora es el momento de comprobar cuál de las dos es mejor.




Un saludo.

[micro_pepe]

Fué movidito el puente en el trabajo 

No me cuadra. No se si estoy tomando bien la tensión de la gráfica (4.4V de media)

¿Qué corriente se puede medir en la resistencia de sensado?

Si son 4.4v de media.

En las resistencias de sensado se vé esto (unos 3A de pico):

N

Como la tensión del condensador apenas cambia unos 30mV, esto no es una oscilación debida a que la fuente sea inestable.
Es un cambio externo a la fuente de alimentación. Prueba a colocar una carga constante o mira el conversor buck de salida.

Esta es la señal con carga constante, salida del Boost a 24v, y carga del Buck 21w:

pic_552_1.gif
(26.31 kB, 800x480 - visto 318 veces)

Un consejo para tomar medidas.

Cuando quieres afinar mucho, es difícil saber si la tensión de salida baja con la carga debido a que la fuente regula mal o debido a que hay una resistencia de salida apreciable.

Si la corriente de salida cambia 2.5A y hay una resistencia de 20m Ohms entre el punto eléctrico en el que está regulando la fuente y el punto en el que tomas las medidas, verás una caída de tensión de 50mV.
Esto se puede confundir con una mala regulación de la fuente, pero se debe a la resistencia de salida. Realmente 20m Ohms no es mucho y se puede dar en un cable o en pistas relativamente cortos.

Para comprobar que la regulación es buena, es preferible medir la tensión de salida en bornes de R8.
Como es un divisor de la tensión de salida, su tensión será de unos 2.5V y no podrás medir tensiones de salida reales, pero si se podrán ver bien las variaciones de la tensión de salida (si hay oscilaciones, si hay error permanente, etc)

Además, en el circuito hay dos masas distintas para conectar a R8. Ahora es el momento de comprobar cuál de las dos es mejor.




Un saludo.

Voy a tomar medidas en R8 con las dos configuraciones de masa, y compararlas.

Gracias, un saludo!!!

[Picuino]

Rizado de salida
Con ese paso (20ms) no se ve bien si la salida oscila (parece que si, a unos 500Hz).
Desde luego ya no oscila a 160Hz.
Puede deberse a la etapa buck de salida. Deberías mirar también su tensión de salida porque quizás es la que está oscilando.

Resistencias de sensado
No veo bien la gráfica de las resistencias de sensado. Si es la que aparece abajo adjunta, no se ve bien todo el rango de tiempo (hasta 10ms).
Lo que se vé parece estable y sin problemas.
La corriente media es de 2.5 Amperios de entrada, que corresponde con una corriente de salida aproximada de 1.1 Amperios (26W). Así que más o menos coincide.

Vamos a hacer una cosa. Pon el osciloscopio en un paso de 200us por división (3.2ms por pantalla) y así se podrá ver tanto las oscilaciones de conmutación (25us) como las oscilaciones debidas a una mala regulación (desde 300Hz).

Un saludo.

[micro_pepe]

La gráfica es la de abajo, no sé que pasó que no ha quedado adjunta en el texto. Es estable en todo el rango, cuando se conmuta la carga un poco más alta, y al liberarla un poco menor.

Vamos a hacer una cosa. Pon el osciloscopio en un paso de 200us por división (3.2ms por pantalla) y así se podrá ver tanto las oscilaciones de conmutación (25us) como las oscilaciones debidas a una mala regulación (desde 300Hz).

Este es el resultado (en esta escala no veo la oscilación de baja frecuencia):

pic_554_1.gif
(24.7 kB, 800x480 - visto 309 veces)

En la salida del buck hay esto:





Es un BUCK basado en el LM2596, que funciona a 150KHz.

Gracias!!! Un saludo.

[micro_pepe]

Midiendo en R8 con las dos configuraciones de conexión de masa veo esto:

- Con la conexión tomada del terminal de salida:





- Con la conexión tomada de la parte de control:





Creo que gana por goleada la conexión tomada del terminal de masa.

[Picuino]

En las primeras gráficas no veo oscilación. No sé si al cambiar rangos puedes ver algo, pero parece que la fuente ahora no oscila en la salida. Todo lo que veo yo son conmutaciones de 25us y unos 20mv (lo esperable para una corriente de bobina de unos 2 amperios) y ninguna oscilación apreciable durante los 3.2ms de la pantalla. Parece que todo va bien.



En cuanto a las gráficas de tensión en R8. El circuito es este:



Lo mejor es medir con el cable de masa corto (esa especie de muelle colocado sobre la sonda del osciloscopio)
¿Cómo las has medido? ¿Dónde has pinchado la masa del osciloscopio?

Un saludo.

[micro_pepe]

En las primeras gráficas no veo oscilación. No sé si al cambiar rangos puedes ver algo, pero parece que la fuente ahora no oscila en la salida. Todo lo que veo yo son conmutaciones de 25us y unos 20mv (lo esperable para una corriente de bobina de unos 2 amperios)
Parece que todo va bien.

Al cambiar la escala se deja de ver esa oscilación de baja frecuencia, y conforme hago más pequeña la base de tiempo, se va viendo mejor la frecuencia de conmutación de la fuente (40KHz).

En cuanto a las gráficas de tensión en R8. El circuito es este:



Lo mejor es medir con el cable de masa corto (esa especie de muelle colocado sobre la sonda del osciloscopio)
¿Cómo las has medido? ¿Dónde has pinchado la masa?

Un saludo.

Medí como dices, con el muellecito en la sonda del osciloscopio, lo más cerca posible de la punta. He ajustado la distancia entre el vivo de la sonda y el muellecito, a la de la resistencia R8, y he medido directamente en R8.

Saludos!!!

[Picuino]

En las primeras gráficas no veo oscilación. No sé si al cambiar rangos puedes ver algo, pero parece que la fuente ahora no oscila en la salida. Todo lo que veo yo son conmutaciones de 25us y unos 20mv (lo esperable para una corriente de bobina de unos 2 amperios)
Parece que todo va bien.

Al cambiar la escala se deja de ver esa oscilación de baja frecuencia, y conforme hago más pequeña la base de tiempo, se va viendo mejor la frecuencia de conmutación de la fuente (40KHz).

Ok. Entonces parece que ahora la salida no oscila (solo se ven las conmutaciones de 40kHz = 25us)

[Picuino]

Respecto a la señal de R8 todavía no se bien cómo interpretar que una tenga un poco más de ruido que la otra.

En cualquier caso las dos están bien. La tensión continua en R8 es de 2500mV y el ruido máximo es de unos 20mV pico a pico.
Eso es muy poco ruido en comparación con la señal continua. Cualquiera de las dos masas es buena.

La masa cercana al transistor parece mostrar más ruido, más señal alterna de 40kHz y más pulsos de alta frecuencia, pero ahora no sé decir si esto es bueno o malo.
Déjame pensarlo y te contesto.


Un saludo.

[Picuino]

Se me ha ocurrido un pequeño experimento.

1. Ajustas la salida aproximadamente a 19v para que se pueda medir con un polímetro a fondo de escala (por ejemplo 19.12v)
2. Conectas la resistencia R8 a una de las dos masas.
3. A continuación colocas una carga de 1 amperio y mides tensión de salida.
    A continuación colocas una carga de 2 amperios y mides tensión de salida.
    Así se puede ver la caída de tensión en la salida cuando la carga aumenta 1 amperio.

4. Esto se repite con la masa de R8 conectada a la otra masa.

5. La masa que tenga menor caída de tensión a la salida cuando aumenta la carga, gana a la otra.

Un saludo.

[micro_pepe]

Se me ha ocurrido un pequeño experimento.

1. Ajustas la salida aproximadamente a 19v para que se pueda medir con un polímetro a fondo de escala (por ejemplo 19.12v)
2. Conectas la resistencia R8 a una de las dos masas.
3. A continuación colocas una carga de 1 amperio y mides tensión de salida.
    A continuación colocas una carga de 2 amperios y mides tensión de salida.
    Así se puede ver la caída de tensión en la salida cuando la carga aumenta 1 amperio.

4. Esto se repite con la masa de R8 conectada a la otra masa.

5. La masa que tenga menor caída de tensión a la salida cuando aumenta la carga, gana a la otra.

Un saludo.

Ocurre algo curioso, de una forma sube, y de otra baja:

- Tomado del transistor:
1A --> 19.55v
2A --> 19.54v

- Tomado de la salida:
1A --> 19.55v
2A --> 19.56v

Saludos!!!

[Picuino]

Lo normal es que baje. En la primera opción baja porque hay una resistencia pequeña (unos 10m Ohms) desde el transistor hasta la salida.

En la segunda opción, la tensión de la masa de R8 baja por la caída de tensión, de manera que la tensión de R8 baja y el chip intenta compensarlo subiendo la tensión de salida.
Es como añadir una compensación de corriente.

Las dos caídas de tensión son bastante pequeñas, de manera que no veo mucho problema en escoger cualquiera de ellas.
Pero creo que sería mejor tomar la masa del transistor por ser más estable (aunque algo más ruidosa).
En la versión final, se podría poner un condensador en paralelo con R8 para eliminar el ruido de mayor frecuencia (C=4.7nF para eliminar frecuencias de 200kHz para arriba), igual que se hace con el condensador C8.

Un saludo.

[micro_pepe]

En la versión final, se podría poner un condensador en paralelo con R8 para eliminar el ruido de mayor frecuencia (C=4.7nF para eliminar frecuencias de 200kHz para arriba), igual que se hace con el condensador C8.

¿Alguna prueba más?

Gracias, un saludo!!!