Повышающий преобразователь

[Блаблабла]

Повышающий преобразователь на MT3608, вход 7–8 В, выход 24 В, дроссель 22 мкГн. Нагрузка импульсная: 3 А в течение 50 мкс с частотой 500–1000 Гц. Стоял электролит 1000 мкФ прямо на выходе — микросхема сгорела. Хочу поставить развязку 10 Ом между выходом и накопителем. Правильно ли, и не промахнулся ли с номиналом?

[jonpim]

на MT3608

Читай даташит , этот бустер на 2 ампера .

3 А в течение 50 мкс с частотой 500–1000 Гц

С такой частотой это практически ток постоянный . И нужен бустер выше 75 вт

[Блаблабла]

Спасибо. Про 2 А согласен — без буфера MT3608 такое не потянет, из-за этого и сгорела.
Но 75 Вт, кажется, получается из 24 В × 3 А, то есть если считать пик постоянным током. У меня скважность 5%: импульс 50 мкс, период 1 мс.
Заряд за импульс = ½ × 3 А × 50 мкс = 75 мкКл. При 1000 имп/с средний ток 75 мА, то есть 1,8 Вт с шины 24 В. Проверка через энергию даёт то же: ½·L·I² = 1,8 мДж × 1000 = 1,8 Вт.
Идея как раз в том, чтобы 3 А отдавал буферный конденсатор, а преобразователь возвращал 75 мА через развязку. Или я где-то ошибаюсь в рассуждении?

[Starichok51]

чтобы 3 А отдавал буферный конденсатор при напряжении 24 В, получается, как раз, мощность на выходе 72 Ватта.
а если на входе 7-8 Вольт, то входной ток будет 72 / 7 = 10,3 Ампера. а с учетом кпд, даже больше.

[Starichok51]

извиняюсь, я был не прав. у тебя же импульсный разряд длительностью 50 мкс.
вот здесь у тебя

Заряд за импульс = ½ × 3 А × 50 мкс = 75 мкКл.

не должно быть ½.
то есть, при разряде из конденсатора забираем 150 мкКл. поэтому выходная мощность будет в 2 раза больше.
с учетом кпд пусть будет потребление 4 Вт. при питании 7 Вольт потребляемый ток около 0,6 А. а амплитуда тока в дросселе может быть до 1,2 Ампера.
развязку на выходе резистором ставить не нужно.
ты не показал свою схему. возможно, ошибка в схеме, если микросхема сгорает.

[Блаблабла]

Про ½ всё же настаиваю, проверяется по энергии.

Ток в катушке не постоянный, а нарастает линейно от нуля: i(t) = V·t/L. К концу 50 мкс доходит до 3 А, средний за импульс — 1,5 А.

Заряд 75 мкКл × 24 В = 1,8 мДж.
Энергия в катушке ½·L·I² = ½ × 400 мкГн × 9 = 1,8 мДж.
Сходится.

Если брать 150 мкКл, получится 3,6 мДж — вдвое больше, чем катушка может запасти при 3 А. Энергии взяться неоткуда.

Но тут важнее другое: даже по Вашим цифрам (4 Вт, 1,2 А в дросселе) преобразователь справляется — у MT3608 предел тока 4 А. Значит в нормальной работе перегрузки нет, и Вы правы — дело где-то ещё.

Схема узла (всё по типовому включению из даташита):

VIN — L1 22 мкГн — SW (нога 1)
SW — D1 SS34 — VOUT24
VOUT24 — C1 10 мкФ + C2 10 мкФ керамика
VOUT24 — U5 1000 мкФ / 35 В электролит
VOUT24 — R1 39к — FB — R2 1к — GND
VIN — R3 100к — EN
VOUT24 — разъём катушки
Нога 6 (NC) не подключена.

Обстоятельства аварии, может навести на мысль:

— прошивки ещё нет, ключ не открывался, катушка не подключена. Нагрузки на 24 В практически никакой — только 5,5 мА на смещение стабилитрона.
— от кроны 9 В плата не запускалась вообще (тока не хватало), микросхема выжила
— сгорела сразу при подаче питания от блока 12 В / 5 А

То есть в рабочем режиме она вообще не работала — умерла на старте. Поэтому и думаю на бросок при зарядке этого электролита: у бустера выход соединён со входом через дроссель и диод постоянно, и 1000 мкФ заряжаются через L1+D1 ещё до того, как микросхема начнёт ключевать. С кроной бросок ограничивался самим источником, с блоком — ничем.

Видите ли в схеме другую ошибку? И если развязка резистором не нужна — 1000 мкФ прямо на выходе при рекомендации даташита 22 мкФ нормально?

[Starichok51]

Энергия в катушке ½·L·I² = ½ × 400 мкГн × 9 = 1,8 мДж.

какие, на хрен, 400 мкГн, если ты явно указываешь 22 мкГн.

Ток в катушке не постоянный, а нарастает линейно от нуля: i(t) = V·t/L. К концу 50 мкс доходит до 3 А, средний за импульс — 1,5 А.

это с какого потолка ты взял, что ток нарастает от нуля?
микросхема - это ШИМ на частоте 1,2 МГц, это значит, что дроссель будет работать в режиме неразрывного тока. то есть, дроссель не будет успевать отдавать весь ток в нагрузку.
какое, на хрен, нарастание тока за 50 мкс, если на частоте 1,2 МГц время нарастания и спада тока измеряется в наносекундах?
ты не понимаешь работу повышающего преобразователя вообще и с твоей импульсной нагрузкой в частности.
ток в катушке не равен току (3А), который забирается от конденсатора в импульсе.
если у тебя такая большая емкость (1000 мкФ), то сгорать может от длительной перегрузки по максимальному току (4А) пока пытается зарядить такую большую емкость.

[AQ29]

ТС, какой допустимый максимальный ток у дросселя?

[Блаблабла]

AQ29, дроссель L1 — PNLS6045-220M (DMBJ): 22 мкГн, DCR 125 мОм, ток насыщения 3 А по даташиту.

То есть ограничение тока ключа MT3608 (4 А) выше, чем Isat дросселя. Правильно понимаю: пока микросхема на ограничении заряжает 1000 мкФ, дроссель уходит в насыщение, и ток через ключ выходит за пределы раньше, чем срабатывает защита?

Starichok51, про 400 мкГн — я неясно написал: это поисковая катушка металлоискателя, то есть нагрузка, а не дроссель. Но по сути Вы правы, дело скорее в 1000 мкФ на выходе.

Ещё уточнение: керамика на выходе у меня 10 мкФ на 25 В — при 24 В это впритык, её тоже заменю.

Думаю поставить дроссель PNLS6045-100M (10 мкГн, Isat 4,5 А, тот же корпус) и развязать 1000 мкФ от выхода резистором. Это правильное направление, или лучше просто уменьшить ёмкость?

[AQ29]

Какая максимальная частота у этого дросселя? В описании пишут, что измерение индуктивности проводят на частоте 100 кГц, маловато для вашего случая.
Обычно в таких микросхемах делают плавный пуск, не знаю, как в этой микросхеме.
На выходе керамический конденсатор есть?
На таких частотах важен правильный монтаж схемы.

[Starichok51]

Правильно понимаю: пока микросхема на ограничении заряжает 1000 мкФ, дроссель уходит в насыщение, и ток через ключ выходит за пределы раньше, чем срабатывает защита?

да, правильно. пока заряжается такая емкость, ток через дроссель 4 А.

Starichok51, про 400 мкГн — я неясно написал: это поисковая катушка металлоискателя, то есть нагрузка, а не дроссель.

если ты сразу не дал подробную информацию, то откуда мы должны знать, что ты говоришь про катушку металлоискателя, а не про дроссель преобразователя?
теперь я согласен, что мощность потребления будет 1,8 Вт.
также в даташите на микру написано, что сердечник дросселя должен уметь работать на частоте 1,2 МГц.
тогда пробуй другой дроссель, на 4,5 А.

[Блаблабла]

Какая максимальная частота у этого дросселя? В описании пишут, что измерение индуктивности проводят на частоте 100 кГц, маловато для вашего случая.
Обычно в таких микросхемах делают плавный пуск, не знаю, как в этой микросхеме.
На выходе керамический конденсатор есть?
На таких частотах важен правильный монтаж схемы.

AQ29, спасибо, по пунктам:

1. Частота дросселя: в даташите PNLS6045 указаны только индуктивность, DCR и ток насыщения, индуктивность меряют на 100 кГц. Максимальной частоты и собственного резонанса нет. Какой дроссель посоветуете под 1,2 МГц и ток до 4 А?

2. Плавный пуск: по даташиту у MT3608 внутренний soft-start есть, но длительность не указана и не настраивается.

3. Керамика на выходе есть: 2 шт. по 10 мкФ X5R 0805, но на 25 В, при выходе 24 В. Параллельно электролит 1000 мкФ 35 В.

4. Монтаж: подсветил цепь SW на разводке (скриншот). U2 в центре, дорожка идёт вверх к D1 и вниз к L1, около 4 см в каждую сторону, с переходными отверстиями. Правильно понимаю, что из-за такой разводки на SW были выбросы, от которых микросхема и сгорела? И есть ли смысл чинить этот узел на плате, или проще поставить готовый модуль повышающего на проводах?
ссылка на схему
https://ibb.co/2J8SVMg

[AQ29]

В флайбеках обычно применяют прерывистый режим из-за выходного диода. Не знаю, применяется ли это правило в повышающих преобразователях, диоды Шоттки быстрые.
Прикинул, граничный режим при индуктивности где-то около 3 мкГн, хотя такими преобразователями не занимался.
Мельком посмотрел дроссели в Чипдипе.
Первый попавшийся CSAB0420 – 2R2M, 2,2 мкГн, ток до 5 А, работает до частоты 20 МГц. Есть 4,7 мкГн, ток 3,3 А.
На первый взгляд, такие дроссели лучше, есть официальные данные по частоте.
Минимальная индуктивность для МТ3608 – 4,7 мкГн, может быть, такой попробовать.
Неплохо бы на входе и на выходе поставить ВЧ конденсаторы ёмкостью, например, 0,1 мкф, у них, наверняка, индуктивность меньше.
Печатную плату не смотрел, на это надо время.
Общее правило – короткие силовые импульсные цепи и разделение сигнальных и силовых цепей.
Как я понял, у вас на входе электролит на 10 мкФ, на выходе – 1000 мкФ при в 3 раза большем напряжении, полное несоответствие.

[u37]

? .... здесь классическая проблема сгорания ККМ из-за заряда конденсатора, только низковольтовый вариант. И лекарство должно быть тоже.

[Блаблабла]

? .... здесь классическая проблема сгорания ККМ из-за заряда конденсатора, только низковольтовый вариант. И лекарство должно быть тоже.

то есть как в ККМ: обходной диод с входа на 1000 мкФ мимо дросселя, чтобы бросок при включении шёл через него, и ограничение броска на входе? Правильно понимаю? Какой диод лучше поставить — ещё один SS34 или обычный вроде 1N4007?

[jonpim]

классическая проблема сгорания ККМ из-за заряда конденсатора

Что за бред , в них заряд конденсатора идет по обходному диоду и есть софт-старт.

на MT3608 — микросхема сгорела.

Писал уже - превышение мощности всегда будет ее палить )
Да и нагрузка не описана корректно . Причем тут длительность и частота (это симметричные параметры ) , нужно считать мгновенную мощность .
В даташите на MT3608 , которая sot23-6 , указаны предельные параметры для такого бустера для радиолюбителей

[u37]

обходной диод с входа на 1000 мкФ мимо дросселя, чтобы бросок при включении шёл через него, и ограничение броска на входе

о, знает, необычно. ))
Как минимум такой-же, что и на основной схеме. И вообще, я бы поставил на выходе небольшой С (22-47uf), а "тяжелый" подключил через резистор. Его номинал должен быть таким, чтобы не сильно падало, но и ток заряда небыл большим. Вроде, в схеме среднее потребление небольшое и проблема только с большим током в импульсе. Кроме проблемы "сгорания" сей резистор уменьшает и менее очевидную проблему - преобразователь стабилизирует напряжение на выходе и когда по нему бъют током, то оно просаживается и БП начинает много жрать из входа. Т.е. удар тока в нагрузке так-же, хоть и сглаженно, ударяет по источнику питания. Если поставить резистор (см. выше) то удар тока (из источника) будет размазываться во времени и будет меньше по амплитуде. Сие не особо актуально для сетевого питания, но может оказаться важным для носимого, аккумуляторы будут дохнуть.