Sepic на UC3843 работает не стабильно

[MrAnderson107]

Здравствуйте. Впервые делаю преобразователь по топологии Sepic. Расчет делался на входное напряжение 10-14В и выходное 12В 1,5А. Выходное напряжение он держит нормально, однако если входное напряжение повышается выше примерно 11,8В на стоке силового ключа начинает творится какая-то странность и начинают звенеть дроссели, таже история если входное напряжение понижается примерно ниже 10,6В. В диапазоне от 10,6В до 11,8 полет нормальный. Пробная нагрузка резистор 12 Ом, 20Вт керамический, если ток нагрузки повысить то творится и вовсе черте что. Сомневаюсь, что так должно быть. Помогите пожалуйста разобраться в чем там дело. Первая мысль была о самовозбуждении, только как с ним бороться если дело в нем?

Такое происходит при напряжении выше 11,8 В:


Такое при ниже 10,6В:


А это так называемый островок стабильности:


Схема:

Sepic UC3843PNG.PNG

(29.2 КБ) 2041 скачивание

[innokenty]

А играться значением R1C4 пробовали? Также можно пробовать поставить в ОС по току интегрирующую RC цепочку с небольшой постоянной времени, чтобы убрать возможные иголки.
Вообще встречал схемы с достаточно сложной компенсацией, и даже схемы где регулирование строилось на сигнале токовой ОС. Также читал отзывы про неустойчивость 3843.

[Foton-4n]

Блин а что применить LM3488 не судьба ведь он на порядок круче для низковольтных решений! Я на ней делал 3А 12В питание 7-20В всё отлично. Да и вообще питать ШИМ контроллер надо не только со входа но и выхода. Диод DV1 защита от переполюсовки?
А при какой нагрузку идёт такая хрень?
У меня на LM3488 начинал шипеть при малом тока с индуктивностью 2.2мкГн и всё идеально с 10мкГн при частоте около 700кГц, хотя при тока уже в 0.4А и с 2.2мкГн не какого "шипа" и звона. Фактически с маленькой индуктивностью он при большем тока выходил на норм режим, с 10мкГн уже 20-40мА выводит на норм режим а меньше "шипит".
Да и кстати про интегрирующую цепочку по току она как бы обязательно должна быть.
Собери лучше на ней и будет тебе счастье если конечно тебе нужна рабочая схема а не ради прикола пытаться получить работоспособность от данной микры. Схема то примитив собрать по приколу за пару часов.
Только плиз не говорите что я не в тему ответил

[MrAnderson107]

А играться значением R1C4 пробовали? Также можно пробовать поставить в ОС по току интегрирующую RC цепочку с небольшой постоянной времени, чтобы убрать возможные иголки.

Пока нет, игрался только с рабочей частотой и немного с емкостью входного конденсатора, с повышением частоты стабильность становилась лучше. Как подбирать номиналы RC для интегрирующей цепочки?

Блин а что применить LM3488 не судьба ведь он на порядок круче для низковольтных решений! Я на ней делал 3А 12В питание 7-20В всё отлично. Да и вообще питать ШИМ контроллер надо не только со входа но и выхода. Диод DV1 защита от переполюсовки?

Не судьба. UC3843 есть под рукой, LM-ки нету, и травить разводку под SMD-микросхемы пока проблематично. Испытательная нагрузка была около 1А, при 1,5А форма сигнала на стоке превращался в не пойми что с модуляией в 6-7 КГц.

Начинаю подозревать, что насыщается входной дроссель.

[innokenty]

Как подбирать номиналы RC для интегрирующей цепочки?

Начинаю подозревать, что насыщается входной дроссель.

Время интегрирования по токовой цепи порядка 1 % от периода ШИМ, сопротивление не больше 1кОм.
Дроссель известной марки/характеристик? По номиналам схемы его ток не должен превышать 4А. Но вряд ли это насыщение, при повышении входного напряжения ток через дроссель будет уменьшаться.
По Вашим номиналам R1C4 постоянная времени подозрительно близко к периоду паразитной модуляции. Попробуйте в 2-3 раза увеличить/уменьшить С4.
И ёмкость по питанию С6 тоже увеличить.

[Foton-4n]

травить разводку под SMD-микросхемы пока проблематично.

Тогда про современные детальки забудьте, я тоже когда то криво смотрел на QFN корпуса но сразу стало ясно что если я их не заюзаю то не сделаю то что нужно.
Еще есть вариант адаптера под DIP8 видел на ибей, но вам нужна разводка другая так что апаптер можно сделать только самому без проблем и на тоже место встанет более современный чип. У вас случаем дроссель не на одном сердечнике? А C4 уменьшать нельзя это компенсация его можно увеличить тогда реакция будет более медленной и склонность к возбуду тоже будет пропорционально ниже. Вообще убрать резюк с затвора, обязательно керамика по входу и выходу, и ёмкость кондёра питания ШИМ контроллера порядка 10мкф, 1мкф это блин перебор очень мало, почему на REF такая малая ёмкость туда надо тоже порядка 1-2.2мкф и везде керамику!

[Телекот]

Микросхема UC3843 и им подобные очень чувствительны к монтажу и при не верном монтаже именно так и протестуют.

[MrAnderson107]

Думал об этом, надеюсь в плане разводки у меня все не до такой степени запущено. Если ничего не поможет, останется только этот вариант.

Время интегрирования по токовой цепи порядка 1 % от периода ШИМ, сопротивление не больше 1кОм.
Дроссель известной марки/характеристик? По номиналам схемы его ток не должен превышать 4А.

Дроссель самодельный из ферита N87 с зазором ~1,5 мм, 40 витков эмальпроводом 1мм, размеры кольца: 25х15х10 мм, второе кольцо идентично насколько возможно, хотя зазор может отличаться на десятые доли миллиметра.

Подумал ещё вот о чем... А L1 совместно с C8-C9 не может являться причиной паразитных колебаний? Очень уж близка резонансяная частота этого контура с паразитными колебаниями, 6,7 КГц и 5,6 КГц соответственно, с учетом возможных отклонений в индуктивности L1.

Емкость по питанию микросхемы увеличел на 10 мкФ SMD керамикой, уменьшил частоту до 94 КГц. Расчитал интегрирующую цепочку в токовой ОС, резистор взял 920 Ом, конденсатор по расчету, если расчитал правильно вышел около 15 пФ, что-то не так наверное посчитал... Или это нормально? Посмотрел похожие схемы, там стояла емкость около 1 нФ, поставил для пробы 820 пФ. Теперь если входное напряжение выше примерно 13В полет нормальный, проверял до 20В. Ниже 13 В картина как на второй осциллограмме, пищание.

С С4 пробовал поиграться, ставил 2 нФ, безрезультатно. Попробовал 10 нФ, та же картина.

Тогда про современные детальки забудьте, я тоже когда то криво смотрел на QFN корпуса но сразу стало ясно что если я их не заюзаю то не сделаю то что нужно.

В этом проекте пожалуй придется, в будущих вспомню. Не совсем понял насчет конденсатора на Vref, там нету вообще конденсатора, а тот что после резистора частотозадающий.

[innokenty]

Когда получается очень маленькая расчётная ёмкость в RC то надо уменьшать сопротивление. Но у меня для 1% от 116 кГц и 920 Ом получилось 94 пФ. При 820 пФ я бы поставил 100 Ом. Хотя и с Вашими значениями тоже будет работать.
Конденсатор на общий с Vref всё-таки стоит поставить - это внутреннее опорное напряжение, та микрофарада что была на общем питании туда замечательно подойдёт. Ведь не возникает мысли, что на выходе линейного стабилизатора напряжения фильтрующая ёмкость будет излишня?
По факту получилось, что при понижении рабочей частоты нижняя граница стабильной работы сдвинулась в область бОльших напряжений. Это уже может быть похоже на насыщение дросселя. Но факт насыщения дросселя проще установить по изгибу зависимости КПД от входного напряжения.
L1 совместно с C8-C9 может быть только поводом для возбуждения. Причина всё-таки либо в фазовой характеристике цепи ОС, либо в том, что цепь ОС возможно вместе ШИМ слишком близко от дросселей находится. Попробуйте параллельно R8 поставить конденсатор порядка 1 нФ.
Кстати, а какой максимальный ток через дроссель и ключ получается (по напряжению на R4)? Мне кажется, что при такой величине индуктивности и частоте работы, ток в импульсе до 4 А вообще может не успеть вырасти даже при большой нагрузке.

[Foton-4n]

а тот что после резистора частотозадающий.

Да конечно я мельком как всегда глянул. Но собственно что его нет это очень плохо.
Да кстати по поводу насыщения дросселя но тут собственно уменьшаем (резистором токосенсора) ток через дроссель и смотрим как работает, если у меня возникает такое подозрение я так делаю либо более мощный дроссель и тут всё встаёт на места. На таких низких частотах конечно дросселя будут ого. А что это вас потянуло применить ШИМ контроллер для высоковольтного решения на низкую напругу, один резюк в истоке чего стоит 250мОм это куда, там должно было быть порядка 10-20мОм для низковольтных решений.

Кстати параллельно R8 ставить кондёр идея не из лучших это внесёт фазовый сдвиг и может стать причиной возбуда (при условии его отсутствия) или существующий всего лишь сместится в низкочастотную область, что бы этого не случилось надо что бы реакция цепи ОС была соответствующий.

Я бы не поставил более 33мкГн индуктивность.

Спойлер

Дам вредный совет попробуйте на COMP повесить кондёр последовательно с резюком на землю, резюк порядка 1к, кондёр 10-200нф. Так делают в современных ШИМ контроллерах.

[hrpankov]

....D1 переключить на С5, паралельно D2 поставить >=150нФ, уменьшить С4, подумать об разводке так чтобь сильние токи не смешивались с сигнальними...

[MrAnderson107]

Сделал замеры на R4. Ток на ключе не поднимается выше примерно 1,3А.

Спойлер

ВЧ иглы осциллограф показывает даже если измерительным щупом ткнуть в "землю" рядом с местом куда цепляется земля щупа, хотя и становятся в два или три раза меньше.

Расположение элементов:

Спойлер

Выходные танталовые конденсаторы и часть деталей в SMD исполнении распаяны на обратной стороне.

Да, ШИМ правда находится близко к дросселям, когда компановал печтку хотел по минимуму сделать длинну дорожек с ВЧ токами ключа и дросселей. Вообще везде где ставлю полевики в таких схемах начинается гемор с ВЧ иглами, разве что в полумостах все хорошо. До этого пробовал делать ИИП на биполярах, с ВЧ иглами проблем не было.

Поставил конденсатор на Vref 1 мкФ керамику.
Пробовал ещё поиграться с ОС по напряжению. Иногда при касании случайном схема стабилизировалась сбрасывая вдвое частоту, и так держалась до первого колебания входного напряжения, а потом опять пищит. Странно, что сэпик на 34063 вел себя аналогичным образом, дроссели в эту схему перекочевали от него без изменений, конденсаторы С8-С9 тоже от него, потенциометр тоже.

А что это вас потянуло применить ШИМ контроллер для высоковольтного решения на низкую напругу

1) Была под рукой микросхема. 2) Корпус DIP8 3) Нашлась относительно простая схема.

[Foton-4n]

Нашлась относительно простая схема.

Да оно на любом так. Но MC34063 вообще в релейном режиме работает. А это как бы полноценный ШИМ контроллер и он должен работать без низкочастотной модуляции. Вообще пока мин заполнение ШИМ обеспечивать не сможет НЧ модуляция неизбежна. Увеличивайте частоту сколько позволяет данная микра. На частотах >600КГц ситуация с резонансами LC цепей обстоит по другому. Я никогда в силовую не пихаю не чего и не когда не пытался всё управляющее располагать посередине и вам советую того же. Про силовую и аналоговую землю наверное знаете? Вы еще и на 1 стороннем монтаже делаете это конечно жесть. На другой стороне располагать всё управляющее куда проще и практичнее.

[innokenty]

Думаю, что надо бороться с наводкой от катушек. Иголки на осциллографе - наводка через магнитное поле. Намотка в один слой кроме 40 витков вокруг кольца имеет ещё и 1 виток по средней линии кольца, и даже без всякого насыщения сердечника магнитное поле перпендикулярное плоскости кольца будет существенным. Попробуйте для эксперимента вынести кольца на 15 см от платы на толстых скрученных между собой проводах.

[gyrator]

Инфа к размышлению:

[Телекот]

Расположение элементов:

Покажи лучше сам монтаж. От разводки платы очень много зависит, ШИМки очень чувствительны к монтажу.

[gyrator]

Покажи лучше сам монтаж.

Дык, я выложил фотос в достаточном для разглядывания монтажа разрешении и можно разглядеть даже тип контроллера, который не указан на схеме модельки. Кликаете по пикче, затем "в полный размер"и смотрите монтаж.
А ШИМ-ки таки нету, поскольку я от неё отказался в пользу постоянной паузы и именно по эвтой причине, а такоже по причине "многодиодия", "островок стабильности" показанного септюка включает весь диапазон питания и нагрузку от ХХ до КЗ. Ессно, накопительный дроссель должон быть двухобмоточным, поскольке при сбросе нагрузовки ток мухой сливаеццо в нагрузовку без выброса на ключике, а энерхию рассеяния запросто съедает разделительная йомкостина. Так что, сказка профэссора Ридли о плохости и нестабильности септюка с двухобмоточным дросселем не более чем его фантазия. Нужно лишь отказаться от голимой ШИМ.
Разводка печати самая простая и однозначно определяется расположением ЭРЭ на плате. Главное, чтобы в качестве опчего провода использовался весь полигон фольги со стороны монтажа. На фотосе эвтот момент хорошо виден.

[MrAnderson107]

Разводка, если сможете разобрать, рисовал вручную сначала набросок на бумаге, потом перерисовал на плату:

Спойлер

Вынес дроссели на 15 см на скрученным медны проводах 1 мм. Теперь стабильность теряется если спустится ниже 12,1 В примерно. Картинка на 12,3В такая:

Спойлер

Про силовую и аналоговую землю наверное знаете?

Силовая земля - земля ключа, диода (в), дросселя, входных и выходных конденсаторов. Аналоговая земля - земля микросхемы управления и её обвеса, аналоговая земля должна подключатся к "-" выходного конденсатора. Поправьте если не прав.

Вы еще и на 1 стороннем монтаже делаете это конечно жесть.

Только хардкор, только Dark Souls. Если серьено, то рисовать и травить плату для одной стороны всегда было проще и быстрее. Подумывал делать двухстороннею разводку, но пока руки не дошли.

На частотах >600КГц ситуация с резонансами LC цепей обстоит по другому.

На таких частотах динамические потери возрастают и требования к разводке совсем другие. Попробовал ради эксперимента поднять частоту, дошел до 380 КГц, картина особенно не меняется. При снижении напряжения НЧ модуляция начинается. Направшивается вывод, что надо переделать разводку и сделать\купить другие дроссели, пару С8-С9 заменить на один или два кермических по 10 мкФ, и пробовать снова.

[gyrator]

Инфа к размышлению

...продолжение:

[karabass]

кто либо знает как гиратор на форум ходит?
у меня есть вопросы по теме, в качестве отправной точки рассматриваю схему предоставленную гиратором.

хотел бы получить подсказки:
1. как рассчитать дросселя 1, 2 и 3
2. из каких соображений выбрать разделительную емкость,
3. сакральный смысл многодиодия.
4. как и откуда получаются частоты работы преобразователя.

я, к слову, девайс собрал уже, но вот не пойму как оно работает))
5. не могу получить "выгибончик" напряжения на стоке после закрытия ключа (на гираторовской пикче красным который).

приглашаю к обсуждению

Добавлено after 2 hours 49 minutes 30 seconds:
вот для затравочки
дросселя на RM12
обмотки разделены на половинках оправки, индуктивность обмоток 55мкГн, Лс вроде около 20мкГн, материал вроде87, зазор подбирал под 15 витков и 55мкГн,

всё работает.
пока не разобрался что к чему.
Ct - 2000pF
было 1000, но мне показалось что частота великовата,
но теперь появился некоторый шум от дросселя в районе 8В (+-1В) входного,
еще пробовал 3300пФ, при этом шумел дроссель в районе 14В (+-1В),
на других напряжения всё ровно и без шума.

работает от 7В до 45, делает 16
нагрузка у меня 30Вт, но тест прогнал и до 50Вт, единственный момент нижняя граница поднялась до 10В.

микруха 3843
ключик 3710, диоды 16СТКу100 и 15ТКу060,
входной дроссель из АТХ бп, индуктивность около 10мкГн.
шунт - 0.109 Ом