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スイッチモード電源(SMPS)スイッチは、完全にオンおよび完全にオフの状態になり、電圧レギュレーションを維持します。これらは、トランジスタを介して継続的に電力を消費するリニアレギュレータよりも低い電力消費を提供し、より低温で動作します。

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高速(〜3MHz)降圧SMPSで使用する場合、インダクタの自己共振周波数はどのくらい重要ですか?
3 MHz降圧レギュレータLM2734Zを使用しています。とても速いので、小さなインダクタを使用できます。 私が疑問に思っていることの1つは、インダクタの自己共振周波数がどれほど重要かということです。4.8Vから20Vを3.3V±5%までステップするために使用しています。 3.3µH 2Aインダクタ(3.3V @ 1Aのデータシートで推奨されているように、出力を最大400mAに定格しています)「SDR0604-3R3ML」を見つけました。その自己共振周波数は60 MHzです。これは3 MHzを十分にクリアしているようですが、倍数であり、高調波が発生するのではないかと考えています。 この場合でも、特定の共振周波数を回避するための経験則はありますか(つまり、一致する場合)。

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タンタルおよび電解コンデンサの最大動作圧力
高圧環境(窒素ガス)で動作するデバイスを設計する必要があります。動作圧力は、1bar(大気圧)から20..30barゲージ圧まで変化します。通常の作業圧力は約10barです。 そのため、デバイスにはLM2674-5を備えたスイッチング電圧レギュレータが含まれており、比較的高い値(100uFなど)の入力および出力コンデンサが必要です。 液体電解質を使用した通常の電解コンデンサは、おそらくこのような圧力によって押しつぶされることは明らかです。 しかし、使用するコンデンサは何ですか?タンタルコンデンサはより耐圧が高いですか?

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降圧コンバーターの出力電圧の発振はどこから発生しますか?
現在、降圧コンバーターを構築しています。主なパラメーターは次のとおりです。 24V入力 5V / 3A出力 パワーLEDのスイッチング(〜2A)によって引き起こされる大きな負荷過渡電流に耐えることができます。 電気的特性、パッケージ、およびコストの面で私のニーズに合ったTIの同期降圧コンバーターを選択しました。TPS54302です。最初のプロトタイプは、データシートの推奨事項と公式に従って設計されました。PCBのルーティングは、コンバーターの評価ボードを模倣して行われました。 回路図とCADは次のとおりです。 (4層のボード、層2と3は隠されています。それぞれGNDプレーンと電源プレーンが含まれています) さまざまなコンポーネント構成をテストできるように、この設計には追加のコンデンサフットプリントがあります。 実際にボードをテストしたとき、主な特性である効率、出力電流と電圧、入力と出力リップルに満足しました。 しかし、電源の安定性をテストしたかったので、ここで予期しない動作を観察し始めました。ネットワークアナライザーまたは信号発生器を使用できないため、位相マージンを測定できません。代わりに、Googleの研究では、過渡負荷電流(立ち上がり/立ち下がり時間<1µsの過渡電流〜1A)を印加しながら出力電圧の変動を測定することを提案しています。幸いなことに、ボード上の電源LEDを駆動するMOSFETがあります。過渡電流を生成するには、LEDを短絡する必要がありました。 以下の回路図は、MCU_GPIO_1がPWM信号を生成し、MCU_GPIO_2が継続的に高レベルに設定されているテストセットアップを示しています。 ご覧のとおり、現在の負荷が解放されると、出力電圧に大きな振動があります。これらの振動の原因を理解するために、次のテストを実施しました。 フィードフォワードコンデンサC10の値で遊ぶ 入力コンデンサ構成の変更(より多くのMLCC) 24V入力と直列にフェライトビーズを追加(D2保護ダイオードの代わりに) 出力コンデンサ構成の変更(複数のMLCCまたは1つの大きなポリマーコンデンサ) これまでのところ、これらの「ブラインド」テストは私をどこにも導きませんでした。プロトタイプの2回目の実行を開始する前に、ここで何が起こっているかを理解するための新しいリードを探しています。だから、ここに私の質問があります: 電流引き込みではなく、現在のリリースでのみ発振を行うにはどうすればよいですか? ここで不足している要素は何ですか:ルーティング?入力フィルター?その他? ご協力いただきありがとうございます :) PS:これはStackExchangeに関する私の最初の質問です。私の質問の形式を改善するためのアドバイスは大歓迎です:) 編集:アンディ・アカはコメントで答えを与えました:それはプローブの悪い接地に関連する問題です。この写真はそれを要約しています: 画像ソース あなたは私がその不注意な間違いを二度と犯すのを捕まえません!

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ATX電源の二次側の従来にない電圧調整方式、それはどのように機能しますか?
このATX電源回路図の+3.3 V出力のレギュレーションスキームは、奇妙なことに私の目を引きました。私は回路図をオンラインで見ましたが、実際には物理的なユニットを持っていません。 無関係な回路を削除した、関心のある部分のクローズアップ: 私の理解は次のとおりです。 メイントランスT1のタップ9と11は、接地されたセンタータップSCに対して〜5 V AC(互いに位相がずれている)を出力します。このAC出力は、+ 5 Vおよび-5V出力用に直接整流されます。同じタップがインダクタL5およびL6と直列に接続されています。インダクタL5およびL6は、動作周波数でのリアクタンスが約1.5 Vになるように選択されており、残りのACはD23共通カソードショットキーダイオードペアによって3.3 V DCに整流されます。 L1、C26、L8、およびC28は、電圧リップルとノイズを許容レベルまで低減するためのローパスフィルターを形成します。R33は常に1 Wを消費しますが、これはおそらく、低負荷電流でのレギュレーションでは十分ではないためと思われます。 マザーボードのメイン電源コネクタに至るまでの電圧検知ワイヤは、+ Sパッドにはんだ付けされています。その目的は、マザーボードの実際の出力電圧を検知して、配線の高電流によって引き起こされる抵抗電圧損失を相殺することです。 TL431シャントレギュレータは、Cから電流を引き込むことにより、RピンとAピンに2.5 Vの電位を維持しようとします。抵抗R26とR27は、出力電圧が3.34 Vに達するとRピンが2.5 V TL431は、Q8(PNP BJT)のベースから電流を引き出し始め、オンにします。C22とR28は、電源投入時の過電圧を防ぐためにあります。R25は、検出線が切断されたときに十分な調整を可能にします。 3.3 V出力コンデンサからの電荷は、Q8、R30およびD31またはD30を介して、現在半サイクルの負の部分を受けているインダクタ(L5またはL6)に流れることができます: 正から負への遷移の直後、インダクタ電流はゼロ。Q8がどれだけ伝導するかに応じて、インダクタを介してトランスに電流が逆流し始め、その磁場を逆に充電します。その後、電圧が正の状態に戻ると、電流が3.3 V出力に戻り始める前に、この確立された磁場を最初に克服する必要があります。この遅延により、サイクルごとに送信されるエネルギーが減少し、電圧が低下します。 私は可飽和コアリアクターを知っていて、ここで似たようなものが働いているのではないかと疑っていますが、現在これに頭を巻くことはできません。個別の制御巻線はなく、回路図によると、L5とL6は完全に独立しており、同じコアを共有していません。 過剰電流を単にグランドに分流するよりも、L5とL6を介して電流を逆方向に効率的に供給する方法。その逆インダクタ電流を構築するために費やされたエネルギーがその後どのように回収されるかはわかりません。回路でR30はどのような目的に使用されますか?このスキームにはどのような利点と欠点がありますか?なぜこれが頻繁に使用されないのですか?

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LM2586-インダクタが加熱してから燃える
LEDストリップを駆動するためのステップアップ定電流源を設計しています(公称負荷電圧は約54 VDCです)。要件: V で 18..32 VDC: I アウト = 0.2 A V out = 54 VDC(公称)-57 VDC(最大) 回路にはオン/オフ入力が必要なので、LM2586SX-ADJを使用することにしました。 問題 手作りの高速プロトタイプがR&Dステージで正常に機能したため、100回路を製造しました。通電後、回路は正常に動作します。ただし、しばらくすると(実際の正確な時間は言えませんが、15分から1時間の間で変化します)インダクターが鳴り始め、オーバーヒートし、数秒で永久に故障(燃焼)します。ICとインダクタの両方は、通常の動作中は非常に低温に保たれると言わざるを得ません。 私が試したこと 最初は、問題はインダクタのDC抵抗にあると思いました。そこで、インダクタをWürthの7447709681に置き換えました。助けにはなりませんでした。 スイッチング周波数をほぼ200 kHzに増やしました。助けにはなりませんでした。 LM2586の入力に0.1 µのコンデンサを配置しました。助けにはなりませんでした。 SWピンにスナバ(47Ωおよび10 nF)を配置しました。助けにはなりませんでした。 回路図: PCB: ノート: 最下層は完全にGNDであり、カットもホールもありません。 入力VXの前にpiフィルター(100 µF elco-68 µH-100 µF elco)があります。しかし、別のシートにあるため、ここでは表示できませんでした。 BL入力は、マイクロコントローラー(5 VまたはGND)から供給されます。 だから私はこの問題で立ち往生しています。どんな助けも大歓迎です。


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降圧(降圧)スイッチングレギュレータにインダクタとダイオードが必要なのはなぜですか?
したがって、少なくとも基本的なレベルでは、降圧コンバータと昇圧コンバータの両方のスイッチングコンバータの動作方法を理解しています。しかし、私を困惑させているのは、特に降圧コンバーターが単純ではない理由です。 出力電圧をリファレンスと比較するコンパレータによって制御されるスイッチで、コンデンサを充電するスイッチとして降圧コンバータを構築してみませんか?それはもっと簡単ではないでしょうか、インダクタの代わりにもっと簡単で安価に入手できるコンデンサを使用し、ダイオードを完全にスキップできるでしょうか?

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スイッチング電源の銅プレーンの目的は何ですか?
3.3Vマイクロコントローラに電力を供給するための降圧コンバータを含めることを検討しており、TIのPower Designerを使用してパラメータの推奨レイアウトを生成しました。 ここでは、関連するコンポーネントのフットプリントと比較して、銅プレーンが非常に大きいことに気付きました。一般的な基準点であるため、地面に平面を持つことの価値を理解していますが、他の接続にそのような大きな領域があるのはなぜですか?熱放散のためか、その他の理由によるものですか?(または、図の読み方について何か誤解していますか?)

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単純なブーストコンバーターが高いピーク出力電圧を与えるのはなぜですか?
LTSpiceのシミュレーションを通じて、スイッチモード電源の基礎を理解しようとしています。 教科書でよく示されている指導モデルに従って、非常に単純なブーストコンバーター回路を構築したかったのですが、おそらく実際には非常に異なるため、このことを期待どおりに動作させることはできません:) LTSpiceからエクスポートされた回路図を次に示します(ISOシンボルを使用していることに注意してください。右側のコンポーネントは抵抗器です)。 供給電圧は5Vであり、1Aの負荷電流または12Wの出力電力で12Vに上げることを目指しています。20kHzのスイッチング周波数を選択しました。私の計算では、これを行うには0.583のデューティサイクルが必要なので、オン時間は29.15 µsになります。0.90の効率を仮定すると、入力電力は13.34W、入力電流は2.67Aになります。 私をトラブルに巻き込む可能性のある仮定: おそらく、この単純な設計の効率は完全に非現実的であり、入力電流は予想よりもはるかに高くなっています。 最初はリップルをあまり気にしなかったので、インダクタとコンデンサをランダムに選びました。 スイッチング周波数が小さすぎるのかもしれません。 10msの時間でシミュレーションを実行しました(グラフィックに表示されるはずです)。 予想されるのは、ポイント2(インダクタとNMOSの間)に5Vの電圧、おそらくわずかなリップルがあり、ポイント3(ダイオードとコンデンサの間)に12Vの電圧があります。 代わりに、完全なカオスのように見えるものが出てきます-ポイント2で約11.5Vで振動する23Vのピーク電圧と、ポイント3で約17Vで振動する22.5Vをわずかに超えるわずかに低いピーク電圧が得られます 私のスイッチング周波数が低すぎるかもしれないという思いで、私はそれを200kHz(T = 5µs、Ton = 2.915µs)に増やしてみましたが、今では探しているもののようなものが得られます。ポイント2(それと0Vの間で振動)およびポイント3で12Vのピーク(約11.8Vで振動): 電圧に大きなリップルがありました。インダクタのサイズを100µHに増やしてみましたが、影響があると思われるのは起動時の発振だけでした。そのため、静電容量を10µ​​Fに増やしましたが、それはうまくいくようで、ポイント3の電圧振動ははるかに小さくなりました。上記の画像は、10µFのコンデンサを使用した結果です。 私の質問は次のとおりです。 元のモデルの何が問題になっていますか? 20kHzは完全に非現実的なスイッチング周波数ですか? 20kHzのスイッチング周波数が必要な場合、回路を期待どおりに動作させるには何を変更する必要がありますか?はるかに大きなインダクタですか? 回路が定常状態に達したときに、入力側の電圧が出力側の電圧と同じになるのは正常ですか? コンデンサのサイズを決めるのにどの式を使用すればよいですか?

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このSMPSでPCBが非常に大きいのはなぜですか?
リニアレギュレータの熱放散に関する投稿で、1つの答えがこの素敵な小さなピン等価smpsを提供しました。それは素晴らしい返事であり、私自身でいくつか注文するでしょう。 私は疑問に思っています、なぜそんなに空のスペースがあるのですか?おそらく地面を除いて、余分なレイヤーを必要としないようで、はるかにコンパクトになる可能性があります。 その外観から明らかではない何かが起こっていますか? 編集:明確にするために、私はリンクされた投稿のOPではありませんでした。このフォローアップの質問のためにそれを借りるだけです。

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オシロスコープがリニア電源の代わりにSMPSを使用するのはなぜですか?
デジタルオシロスコープがリニア電源ではなくスイッチング電源を使用しているのはなぜだろうか。 SMPSの効率は高くなりますが、ディスプレイに表示される信号に影響を与える可能性のある高周波スイッチング(PWM)時にノイズが発生する可能性があります。

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バックトポロジでフリーホイールダイオードの代わりにMOSFETを使用する目的は何ですか?
(ソース) 私は通常、フリーホイールダイオードの代わりにMOSFETが使用されているバック回路モデルを見ます。バックトポロジから理解できるのは、上側のMOSFETがオフの場合、電流がグランドからボディダイオードを介してインダクタに流れるため、下側のMOSFETがオンかオフかは関係ありません。 それでは、なぜ彼らはこの2番目のMOSFETを使用するのでしょうか?一般に、MOSFETはダイオードよりも高価ですよね?これはやり過ぎではありませんか?それとも、何らかの形で回路を改善しますか?

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エネルギー貯蔵にフライバックエアギャップが必要なのはなぜですか?
「フライバックトランスにはエネルギーが保存されるため、エアギャップが必要なため」という理由で、なぜ多くのソースが何かを言うのでしょうか。私はこの推論を教科書やアプリノートで見ました。 エアギャップはエネルギーを保存できないと考え、フライバックトランスもインダクタンスでエネルギーを保存すると考え、エアギャップはインダクタンスを減らすため、インダクタ/フライバックのエネルギーを保存する能力も低下すると思います。 私はどこで混乱していますか?

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バック/ブーストスイッチングレギュレータのノイズ問題
私は研究プロジェクト用の電気機器を設計しています(私は博士課程の学生ですが、残念ながらEEではありません!)。デバイスの詳細については、http://iridia.ulb.ac.be/supp/IridiaSupp2012-002/をご覧ください。 最後のプロトタイプには電源に問題があったため、新しくより良いものを設計して問題を克服しようとしました。デバイスはリチウムイオンバッテリで駆動されるため、LTC3536降圧/昇圧スイッチングレギュレータを使用することにしました:http ://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3536fa.pdf 基本的に、ここに見られるように、1A / 3.3V電源にリファレンス実装(データシートのページ1)を使用しました: (source:ulb.ac.be) 3つの個別のグランドプレーンがあります。PGND(バッテリから供給)、GND、通常のグランド、アナログセンサーなどのAGNDです。 これは、Eagleで設計したボードです。リファレンスデザインからの逸脱に既に気づきました。たとえば、C3とC4はLTC(U3)により近い位置に配置する必要があります。 (ソース:ulb.ac.be) これは、VCCに表示される出力です(負荷の有無にかかわらず、Vin = 4.7V)ご覧のとおり、Vppは巨大です!Vin <4.3Vの場合は小さくなりますが、それでもかなり大きくなります。 (ソース:ulb.ac.be) C3とC2をLTCの近くに移動し、C7に別の1µFのコンデンサを追加することにより、少し試行錯誤を行いました。これはあまり役に立ちませんでした。次に、C7をデータシートに記載されている22µFの代わりに220µFのキャップに置き換えました。これにより、Vppは約200mVです。これははるかに優れていますが、それでもデータシートで指定されているものからはかなり遠いです。さらに、これはVin> 4.3Vの場合のみです。このしきい値を下回ると、Vppはまだ2Vを超えています。変更を行うのはブーストと降圧レギュレーションであると思いますが、どうすれば修正できるかわかりません。 今、質問: 私は訓練された目に明らかな間違いを犯したかどうか疑問に思っていましたか? データシートに記載されているノイズが40mVしかないのに、なぜVppがそんなに巨大なのですか? 異なる出力コンデンサにランダムにドロップする以外に、これを修正する別の方法はありますか?

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FETのドレイン-ソース間ショートの原因は何ですか?
バックグラウンド: スイッチング電源でSi7456CDP NチャネルMOSFET を使用しています。電源と負荷は、プラスチックの筐体に収容されています。昨日、電源と負荷は完全に機能していました。今朝、私が電源を入れに来たとき、何も機能しませんでした。力がない。最終的に、MOSFETのソースとドレインが一緒に短絡していることを発見しました。MOSFETを交換すると、問題が修正されました。 質問: NチャネルMOSFETがソース-ドレイン間短絡で​​突然故障する原因は何ですか?

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