Шум в ШИМ стабилизаторах

Alex_EXE

Здравствуйте.
Можете подсказать допустимые уровни пульсаций для питания цифровой техники и цифровой техники с аналоговыми участками. По питанию, скажем, 5В.
Вопрос появился после того, как посмотрел уровни шумов на понижающих ШИМ стабилизаторах напряжения LM2596, коих очень много можно прикупить с китайских интернет магазинов.

При 12В на входе от линейного источника питания и 5В на выходе с нагрузкой чуть меньше ампера с такого стабилизатора получил выходные пульсации порядка 400мВ.

С подобного драйвера но с выходным LC фильтром в комплекте в виде индуктивности в 3.3мкГн и ещё одним простым конденсатором на 220мкФ на выходе - получил пульсации в 100мВ.
После самостоятельной сборки подобного стабилизатора на конденсаторах EPCOS с Low ESR и индуктивностью порядка 15-22мкГн пульсации опустились до 20-40мВ (точно не помню, замеры делал давно). Без доп LC фильтра lm2596 то-же хорошо шумела.
Если не путаю, то по стандарту ATX для линии 5В пик пульсаций считается 50мВ, что составляет 1%.
В том, что эти китайские стабы (да и не только их) лепят из не пойми чего - это понятно, но они пользуются большой популярностью, при этом имеют такие отвратительные характеристики.
Так же можете подсказать возможную более компактную/современную замену данному стабилизатору (микросхему, которую желательно, что бы можно было найти в Российских интернет магазинах, типа compel) со сравнимыми выходными характеристиками (ток 3А напряжение 30В, можно меньше), которая себя хорошо зарекомендовала.

Реклама

Пилот

Глянуть осциллограммы на катоде диода, не разрывной ток ли (если разрывной будут характерные свободные колебания когда нет тока). Щас китайцы продают ещё модули на mp**** (не помню точные цифры) позиционируют как замену модулям на 2596. Корпус соик8. Правда электролиты внешние надо, на плате керамика и греется сильно все равно (корпус то мелкий)

Реклама

Alex_EXE

Глянуть сейчас не на чем, дома не осталось этих китайских стабов.

MP1584 - имел дело с готовыми китайскими стабами, понравились, держу в запасе. Причём на небольших токах, то ли до полу ампера, то ли до 900мА они вполне нормально работают и без доп конденсатора. Но у нас в продаже их не видел (микросхемы).
Основная идея - какие стабилизаторы лучше применять в своих устройствах, что бы качественно и не дорого + ещё бы и по компактнее хотелось бы. Причём последнее время борьба этих 3-х составляющих бывает очень важна, вот и думаешь собрать покомпактнее и подешевле с меньшей выходной емкостью и индуктивностью, но в разумных пределах.

Пилот

Ёмкость и индуктивность мало зависят от микросхемы. Вот размер теплоотвода...

Реклама

Alex_EXE

Индуктивность на 22мкГн 3А и конденсатор на 2200мкФ 25В на плате будут занимать гораздо больше места, чем 3,3мкГн и 470мкФ, а вот уровень пульсаций может отличаться от этого хорошо. ШИМ стабилизаторы по определению выделяют меньше тепла в отличие от линейных, но тем не менее выделяют и с этим не спорю. Но если их постоянно не использовать на максимально заявленном токе, а допустить только кратковременные всплески то в большом теплоотводе их можно будет обделить.

Реклама

hrpankov

....рядом с вих. кондиком добавьте 2 х 47мкФ....и/или немного керамики...

Реклама

Alex_EXE

Спасибо за ответы, но я немного другое хотел спросить. Понял свою ошибку и уточню:
1.Можете подсказать допустимые уровни пульсаций для питания цифровой техники и цифровой техники с аналоговыми участками. По питанию, скажем, 5В.
2.Можете подсказать микросхему более современную замену стабилизатору LM2594/2595/2596 со схожими характеристиками. С несложной настройкой и обвязом, и по которой есть положительный опыт.

Vovk_Z

Стабилизаторы на базе XL40xx (XL4015, XL4016 и т.п.) - проще некуда уже, наверное. Это, если покупать на Е-бай. В России - не знаю.
Вот, например.
Эти CC-CV модули, внутри, все вот такие:

Если режим СС (ограничение тока) не нужен, то от схемы остается несколько деталей - XL4015, два электролита, два резистора, дроссель и диод.

На таких (подобных) модулях я себе уже сделал двухканальный лабораторный БП, и зарядное устройства для автоаккумуляторов.

Alex_EXE писал(а): После самостоятельной сборки подобного стабилизатора на конденсаторах EPCOS с Low ESR и индуктивностью порядка 15-22мкГн пульсации опустились до 20-40мВ (точно не помню, замеры делал давно). Без доп LC фильтра lm2596 то-же хорошо шумела.
Если не путаю, то по стандарту ATX для линии 5В пик пульсаций считается 50мВ, что составляет 1%.
В том, что эти китайские стабы (да и не только их) лепят из не пойми чего - это понятно, но они пользуются большой популярностью, при этом имеют такие отвратительные характеристики.

- да, все китайские модули на LM2596, которые я видел, комплектуются обычными электролитами, вместо низкоимпедансных. Я их сразу после покупки заменяю на нормальные, Low ESR.

Пилот

И как эти модули при 5 амперах живут? Нагрев?
Ещё надо lowesr конденсаторы такие прикупить

Vovk_Z

Те, которые 5-амперные, при пяти амперах, сами по себе, не живут (нагревается до 100-120 градусов). Китайцы сразу предупреждают, что это только пиковый ток, и нужно доп. охлаждение.
У меня 5-амперные модули нормально работают до 3-4 Ампер, при замене индуктивности на большую (т.е. нормальную), ну и само собой, емкости низкоимпедансные. Еще, можно заменять силовые диоды (Шотки), это тоже понижает температуру модуля.
Т.е., если заменить явно слабые элементы (это не сложно там, не смотря на двухслойную плату, я уже набил руку

), и использовать на 60-80% по току, то все ок.

Пилот

Если бы теплоотвод можно было применить было бы хорошо, а так его ставить некуда.
Диоды не Шоттки стоят?

Vovk_Z

Шотки. Сама м/сх неплохо охлаждается там, за счет полигонов (двухсторонних). Но, при условии, как я говорил - замены слабых пассивных элементов на нормальные (т.е. использовать дроссель с проводом норм. толщины на реальные 4-5 Ампер и т.п.). Иначе, они все друг-друга разогревают до упора. Вместо мелкого СМД диода Шотки 3 А (в трехамперных модулях), хорошо становится диод в корпусе ТО-220 10 Ампер, и т.п.

Alex_EXE

Vovk_Z писал(а):Стабилизаторы на базе XL40xx (XL4015, XL4016 и т.п.) - проще некуда уже, наверное.
...

Спасибо за наводку, интересная. Сейчас немного работой подгрузили, в выходные посмотрю поподробнее и возможно приобрету на пробу.
Где покупать вопрос двоякий: если для себя, то где покупать - без разницы, а вот если для гос. работы или какой-нибудь конторы под заказ такой стабилизатор поставить - то лучше, что бы у нас достать можно было со всеми документами.
А есть ли ещё опыт общения с более компактными микросхемами, естественно чуть с более скромными токами?

И всё же можете подсказать по первому вопросу:
1.Можете подсказать допустимые уровни пульсаций для питания цифровой техники и цифровой техники с аналоговыми участками. По питанию, скажем, 5В.
т.к. данный вопрос мучает уже давненько.
Или кто до сколки обычно эти самые пульсации сглаживает. Т.к. при разработке устройств приходиться балансировать между габаритами, ценой и качеством и хочется в этом найти золотую середину или хотя бы к ней приблизиться.

Пилот

Пульсации должны быть такого уровня, чтобы не пролезать на выход, не влиять на работу устройства, не создавать модуляции сигналов. В цифровой технике требования к пульсациям источника не такие жесткие, главное чтобы они не дотягивали до логических порогов и порогов отключения по контролю питания в МК например.Но в то же время пульсации в 200 мВ могут привести банально к мерцанию индикации и тп. 1 % или 50 мВ для 5 В нормальный ориентир (для стабилизаторов вообще обычно не более процента берется), 100 мВ я бы уже опасался. Если используются аналоговые цепи (типа АЦП, ЦАП в МК, усилители и тп) то пульсации тем более надо держать не более процента при условии наличия дополнительных опорных напряжений (скажем ногу РЕФ в МК можно и дополнительным фильтром сгладить до уровня единиц милливольт, все же 50 мВ это неплохая ошибка). Операционники в то же время неплохо давят пульсации питания, но если мы измеряем ток и берем опору делителем от питания то при опорном в 100 мВ ошибка будет +-50 %

. Так что подходите творчески

Vovk_Z

Alex_EXE писал(а):А есть ли ещё опыт общения с более компактными микросхемами, естественно чуть с более скромными токами?

- нет, у меня нету.

Alex_EXE писал(а): 1.Можете подсказать допустимые уровни пульсаций для питания цифровой техники и цифровой техники с аналоговыми участками. По питанию, скажем, 5В.
т.к. данный вопрос мучает уже давненько.

См., например, стандарт АТХ. Все его версии, по пульсациям, более-менее, одинаковые.