Почему я не люблю Texas Instruments
Dec. 13th, 2017 03:41 pm![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
vkorehovisback.livejournal.com posting in ![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
engineering_ruДля одного проекта понадобился BOOST converter (https://en.wikipedia.org/wiki/Boost_converter), не дорогой (привет Linear technologies), но одновременно чтобы позволял получить такие параметры:
Vin = 2..3V
Vout = 12V..14V
Iout = 100ma, а лучше 200ma
Все это нужно для питания редукторного двигателя 12В, а весь этот девайс из проекта по радиоуправляемым шторам, построен на чипе BlueNRG1 и оптимизирован для питания от двух AA батареек.
Вообщем стал я искать подходящий преобразователь.
Оказалось по таким параметрам не так много можно найти.
Очень хорошая иллюстрация поиска по digikey.com тут:
Вообщем выдал мне поиск вот такой чип: LM2623AMM
цена 0.5 EUR, отлично.
в даташите написано:
ну и отлично, по току все с большим запасом(не обратил внимания на фразу "at Low Output Voltages")
Ну и схемка есть в даташите: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2623.pdf
Вот сделал по ней, при этом пересчитал делитель для фидбека и т.д.
Единственное что изменил, это EN сигнал подвел к микроконтроллеру BlueNRG-1, чтобы конвертер был выключен когда он не нужен.
Поскольку схема крайне капризная (обратите внимание на C6 4.7pf), решил сразу делать печатку для конечного устройства.
Вообщем приехала печатка, собрал устройство, замеряем напряжение на C7 и видим 6 Вольт.
Подключаемся осциллографом к точке A нa схеме (анод диода шотки).
И наблюдаем такую картину:
Одиночный импульс и потом тишина, через долгое время снова один импульс и снова тишина.
Долго думал что же это может быть, полез в интернет, оказывается уже были люди до меня которые хотели по схеме в даташите получить 12 volt.
https://e2e.ti.com/support/power_management/simple_switcher/f/858/t/187096
и на официальном форуме TI им ничем помочь не смогли.
Вообщем человек пытался играться с частотой преобразования (уменьшая R2 до 75к) и увеличивал период PWM (увеличивая C2)
я тоже повторил все это, уменьшил R2 до 51к, увеличил C2 до 10пф. Ничего не изменилось снова один импульс и тишина.
Дальше нужно обратить внимание на этот замечательный комментарий:
"You can not use the schematic in the application note to generate 12V (by only changing the resistor divider and C3, etc). The absolute maximum ratings for supply pins (BOOT, VDD, EN) is 10V, so even if you succeed to raise the Vout to 12, you will most probable damage the IC. Some diodes to separate the out from the pins must be inserted in the schematic."
Действительно, читаем даташит более детально.
Это что получается, что рекомендуется не превышать 5 вольт для VDD??
Получается что по схеме в даташите не возможно построить конвертер больше 5 вольт.
И что для 12 вольт нужна совершенно другая схема.
Кстати максимально допустимое значение для VDD pina 10 вольт.
Ну я и подумал, ну хоть 9 волт удастся выжать из этого конвертера: Заменил делитель в цепи фидбека.
Подключил осциллограф, и снова вижу тоже самое.
Одиночный импульс и потом тишина, через долгое время снова один импульс, и снова тишина.
Весь отпуск мне не давала покоя эта проблема, в интернете нету НИЧЕГО, только глупые ответы Texas Instruments, которые этот чип купили вместе с поглащением другой компании и сами ничего не знают.
Воообщем проблема оказалась снова в невнимательном чтении даташита.
вот тут она:
Это что получается, для того, чтобы запустить чип, нам нужно 70% напряжения vdd.
Микроконтроллер выдает 3 вольта. соответственно чип начинает запускаться, генерируется один импульс бутстрапа, после первого подключения индуктивности в выходную цепь на ней получается 6 вольт и соответственно наших 3 вольт уже становится недостаточно чтобы включить LM2623, и он благополучно выключается.
И так пока напряжение не упадет на конденстаторе C7.
потом снова запускается и сразу выключается...
Что же теперь делать...
Резать! Нужно резать дорожку и вкорячивать LDO на 3.3 Вольта (можно и меньше поставить, однако не стоит идти ниже рекомендуемых 3 вольт).
Процесс бутстрапа прекращается только при достижении 3 вольт, если сделать меньше, возможно чип будет бесконечно пытатся достичь 3 вольт, которые он никогда не достигнет из-за регулятора.
Схема выглядит так:
И бинго она заработала!!! я протестировал и она прекрасно работает в нужном диапазоне входного напряжения.
от двух вольт до трех, запускается при 2 вольтах и продолжает работать до 1.8 вольт.
Есть небольшая проблема: ток потребления без нагрузки составляет 50ма.
однако при подключении двигателя регулятор выходит на Continuous Mode, и там уже показывает хороший КПД.
По статье в википедии можно расчитать нужный коэффициент заполнения PWM и регулируя C6 экспереминтальным путем, можно добиться нужного PWM.
в нашем случае этот коэффициент должен быть:
;
0.75...0.83
Подбором кондентсатора C6 можно добиться максимальной мощности на двигателе.
Осциллографом можно проверить коэффициент заполнения в точке A на схеме.
В моем случае конденстатор нужен примерно 10..12пФ.
Глубина регулировки PWM дана в даташите:
Ну и схемка есть в даташите: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2623.pdf
Вот сделал по ней, при этом пересчитал делитель для фидбека и т.д.
Единственное что изменил, это EN сигнал подвел к микроконтроллеру BlueNRG-1, чтобы конвертер был выключен когда он не нужен.
Поскольку схема крайне капризная (обратите внимание на C6 4.7pf), решил сразу делать печатку для конечного устройства.
Вообщем приехала печатка, собрал устройство, замеряем напряжение на C7 и видим 6 Вольт.
Подключаемся осциллографом к точке A нa схеме (анод диода шотки).
И наблюдаем такую картину:
Одиночный импульс и потом тишина, через долгое время снова один импульс и снова тишина.
Долго думал что же это может быть, полез в интернет, оказывается уже были люди до меня которые хотели по схеме в даташите получить 12 volt.
https://e2e.ti.com/support/power_management/simple_switcher/f/858/t/187096
и на официальном форуме TI им ничем помочь не смогли.
Вообщем человек пытался играться с частотой преобразования (уменьшая R2 до 75к) и увеличивал период PWM (увеличивая C2)
я тоже повторил все это, уменьшил R2 до 51к, увеличил C2 до 10пф. Ничего не изменилось снова один импульс и тишина.
Дальше нужно обратить внимание на этот замечательный комментарий:
"You can not use the schematic in the application note to generate 12V (by only changing the resistor divider and C3, etc). The absolute maximum ratings for supply pins (BOOT, VDD, EN) is 10V, so even if you succeed to raise the Vout to 12, you will most probable damage the IC. Some diodes to separate the out from the pins must be inserted in the schematic."
Действительно, читаем даташит более детально.
Это что получается, что рекомендуется не превышать 5 вольт для VDD??
Получается что по схеме в даташите не возможно построить конвертер больше 5 вольт.
И что для 12 вольт нужна совершенно другая схема.
Кстати максимально допустимое значение для VDD pina 10 вольт.
Ну я и подумал, ну хоть 9 волт удастся выжать из этого конвертера: Заменил делитель в цепи фидбека.
Подключил осциллограф, и снова вижу тоже самое.
Одиночный импульс и потом тишина, через долгое время снова один импульс, и снова тишина.
Весь отпуск мне не давала покоя эта проблема, в интернете нету НИЧЕГО, только глупые ответы Texas Instruments, которые этот чип купили вместе с поглащением другой компании и сами ничего не знают.
Воообщем проблема оказалась снова в невнимательном чтении даташита.
вот тут она:
Это что получается, для того, чтобы запустить чип, нам нужно 70% напряжения vdd.
Микроконтроллер выдает 3 вольта. соответственно чип начинает запускаться, генерируется один импульс бутстрапа, после первого подключения индуктивности в выходную цепь на ней получается 6 вольт и соответственно наших 3 вольт уже становится недостаточно чтобы включить LM2623, и он благополучно выключается.
И так пока напряжение не упадет на конденстаторе C7.
потом снова запускается и сразу выключается...
Что же теперь делать...
Резать! Нужно резать дорожку и вкорячивать LDO на 3.3 Вольта (можно и меньше поставить, однако не стоит идти ниже рекомендуемых 3 вольт).
Процесс бутстрапа прекращается только при достижении 3 вольт, если сделать меньше, возможно чип будет бесконечно пытатся достичь 3 вольт, которые он никогда не достигнет из-за регулятора.
Схема выглядит так:
И бинго она заработала!!! я протестировал и она прекрасно работает в нужном диапазоне входного напряжения.
от двух вольт до трех, запускается при 2 вольтах и продолжает работать до 1.8 вольт.
Есть небольшая проблема: ток потребления без нагрузки составляет 50ма.
однако при подключении двигателя регулятор выходит на Continuous Mode, и там уже показывает хороший КПД.
По статье в википедии можно расчитать нужный коэффициент заполнения PWM и регулируя C6 экспереминтальным путем, можно добиться нужного PWM.
в нашем случае этот коэффициент должен быть:
;0.75...0.83
Подбором кондентсатора C6 можно добиться максимальной мощности на двигателе.
Осциллографом можно проверить коэффициент заполнения в точке A на схеме.
В моем случае конденстатор нужен примерно 10..12пФ.
Глубина регулировки PWM дана в даташите:
![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
no subject
Date: 2017-12-18 03:11 pm (UTC)"Internal circuit protection includes overcurrent protection,
motor lead short to ground or supply, thermal shutdown with
hysteresis, undervoltage monitoring of VBB, and crossovercurrent
protection."
"Protection circuitry includes internal thermal shutdown, and protection
against shorted loads, or against output shorts to ground
or supply"
нужно это, с документацией работать...
как быть с другими защитами, как их имплементить?
motor lead short to ground or supply?
undervoltage monitoring
и самое интересное "crossovercurrent
protection" ? как делать такое на 6-ти транзисторах или даже 10-ти?
no subject
Date: 2017-12-18 03:31 pm (UTC)Для контроля температуры понадобится еще две 0603 детальки - терморезистор и резистор.
Контроль напряжения питания - аналогично два резистора, но я не вижу в нем большого смысла.
Всю схему, без применения экзотических компонентов можно уместить в пару квадратных сантиметров одностороннего монтажа (мк не считаю).
И получится куда более гибкая схема, кстати, чем с этим драйвером (кстати с очень погаными характеристиками, один Rds(on) порядка одного ома чего стоит...
no subject
Date: 2017-12-18 03:37 pm (UTC)вы явно пропустили это:
The complication however is this: the drive strength (or current-delivery capability) of this level-shifter is significantly different in the ‘high’ and the ‘low’ case. When it drives low, its output resistance is pretty much rdson of the FET. When the output is high, it’s resistance is Rup. However Rup must be significantly higher than rdson otherwise the low-level output voltage would not be close to 0V. This in turn means that the turn-on time (which is determined by rdson for a P-FET) will be significantly – maybe even an order of magnitude – lower than the turn-off time, which is determined by Rup. This imbalance complicates shoot-through protection quite a bit and makes it very hard to turn the driven power FET off fast enough.
http://www.modularcircuits.com/blog/articles/h-bridge-secrets/h-bridge_drivers/
ну либо не вчитались, либо не понимаете что написано..
no subject
Date: 2017-12-18 03:47 pm (UTC)Разумеется схема с одинм транзистором и резистором имеет множество недостатков и есть куда более хорошие варианты. Только с вашими параметрами (6В 2А) они вам нафиг не нужны, даже такая схема при грамотно подобранных полевиках и грамотном управлении ими будет прекрасно работать - есть примеры куда более мощных и требовательных драйверов, работающих именно по такой схеме.
Если бы у вас был двигатель 48В 40А - был бы и разговор совсем другой.
no subject
Date: 2017-12-18 04:32 pm (UTC)да, это все должно питаться от батарейки. и поэтому энергоэффективность очень важна.
поэтому даже частичный прострелл нельзя...
no subject
Date: 2017-12-18 06:40 pm (UTC)То что задача решаема на частоте 20 КГц по предложенной схеме уверен на 100%, так как такие схемы у меня на столе лежали и работали успешно, как мои собственные, так и покупные с куда более выдающимися характеристиками.
"Прострела" никакого не будет при грамотной системе управления с dead-time-ми.
no subject
Date: 2017-12-18 08:23 pm (UTC)у вас либо верхнее плечо включено, либо нижнее. так вот когда вы будете переключать, прострел и будет.
потому что нижний будет открываться быстро, а верхний медлено.
получается например, что верхний будет еще открыт и нижний уже откроется.
no subject
Date: 2017-12-18 08:41 pm (UTC)По секрету скажу, что даже с очень хорошими драйверами и полевиками - dead-time все равно нужны, для достижения наилучших характеристик.
no subject
Date: 2017-12-18 08:52 pm (UTC)вот только не понятно зачем всем этим заморачиватся когда есть готовый драйвер, например.
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv8839.pdf
сейчас собираюсь заюзать.
который работает от 1.8 вольт, если конечно это снова не ложь.
деад таймом пускай разработчики драйвера заморачиваются.
no subject
Date: 2017-12-18 09:06 pm (UTC)no subject
Date: 2017-12-18 09:07 pm (UTC)