StepDown pfeift

[Master S. (snowman)]

Hallo zusammen

Ich verwende einen MP4569GN, um von 24..48V eine 12V-Spannung zu 
generieren https://media.monolithicpower.com/document/MP4569_r1.0.pdf

Im Anhang mein Schema und Layout (unter dem IC hat es ein Wärmepad, das 
mit GND verbunden werden sollte, was ich beim Layouten vergass - ich 
hab's mit einem Flick (dünner Draht) mit dem GND-Pin verbunden)

Die Spule pfeift und die Ausgangsspannung hat einen hohen Rippel. Das 
Datenblatt empfiehlt einen "Feed-Forward Capacitor" von 39pF (Seite 13). 
Wenn ich diesen erhöhe, wird die Rippelspannung kleiner und es pfeift 
etwas leiser.

Messungen, die ich machte bei Vin = 24V und 2.5mA Last
100pF --> Rippel +/-200mV
1nF --> Rippel +/-100mV
4.7nF --> Rippel +/- 70mV (3.5kHz)

Ich bin ja meilenweit entfernt von den 39pF. Wie weit darf man mit 
dieser Kapazität hoch und welchen negativen Einfluss hat dies dann? Habe 
ich was falsch gemacht? Spule ist SRR6038-101Y (Mouser: 
652-SRR6038-101Y).

Wenn Ihr noch weitere Details braucht, bitte sagen.
Danke für Hilfe!

[appelkuuch (Gast)]

Master S. schrieb:
> von 24..48V

Woher?

> eine 12V-Spannung

Wofür? Du fragst, ob die Spule ok ist, und nennst nicht einmal die
Art und Parameter / Charakteristik der Last?

[der schreckliche Sven (Gast)]

Hast Du schon mal geschaut, wie hochohmig der Rückkopplungszweig im 
Datenblatt ist?
R23 hat bei Dir 2kOhm statt 510kOhm.
Aus 39pF werden ~10nF.

[eProfi (Gast)]

Ich denke, es ist die schlechte Gnd-Anbindung.
Hier zählt jeder mm Leitungslänge, Vias sind auch suboptimal.
Die Brücke des exposed Pad gehört ja auch nicht auf Pin1, sondern 
möglichst direkt auf Gnd,
Es gibt eine gute Beschreibung über Leiterschleifen, such die mal 
heraus.
Wurde hier im Forum schon 100 mal besprochen.

[Rest (Gast)]

Je höher du diese Kapazität machst, desto undynamischer wird deine 
Spannungsregelung bzw. die Ausregelung von Lastsprüngen am Ausgang wird 
immer schlechter. Dafür bekommst du natürlich mehr Ruhe in den 
Feedbackpfad.

Spulen und Kondensatoren pfeiffen wegen hohen Rippleströmen. Je höher 
die Kapazität-Spannungsbelastungskombination der Keramikkondensatoren 
ist und je kleiner die Baugröße, desto eher leiden sie unter dem 
dielektischen Effekt. Der verursacht das Pfeiffen. Sind deine 
Kondensatoren gescheit dimensioniert? Gerade Kerkos haben oft eine 
starke Abhängigkeit der Kapazität von der Betriebsspannung. Je höher die 
angelegte Spannung, desto geringer die Kapazität. Werte stehen bei guten 
Kerkos im Datenblatt. Die Spannung die dabei steht ist die maximale 
bevor der Kondensator durchschlägt. Oftmals sind bei dieser maximalen 
Spannung nur noch weniger als 10% der angegebenen Kapazität übrig.

Die Bourns Spulen: sind halt billig. Probier mal von Würth 744373965101 
(LHMI Serie) die sind sehr leise. Meistens pfeifft aber nicht nur die 
Spule sondern die Kondensatoren auch. Mit nem Schraubenzieher drauf 
halten drücken, wenn sich was am Pfeiffen ändert sinds (auch) die 
Kondensatoren. Woher kommen die 100uH? Ausgerechnet oder übersehe ich 
was im Datenblatt?

Masseanbindung ist auch nicht unbedingt die geilste bei dir und dann ist 
unten auch noch Flickenteppich auf dem Bottomlayer. Schau mal im 
Datenblatt den Layoutvorschlag an. Das Signal unter der Spule durch 
hätte ich mich nicht getraut bei einer zweilagigen Platine. Sonst die 
Anordnung mit der gemeinsamen Masseinsel von Cin, Cout und IC finde ich 
ok.

[der schreckliche Sven (Gast)]

Rest schrieb:
> Je höher du diese Kapazität machst, desto undynamischer wird deine
> Spannungsregelung bzw. die Ausregelung von Lastsprüngen am Ausgang wird
> immer schlechter.

Dieser Kondensator integriert nicht, sondern differenziert. Er macht das 
Gegenteil von dem, was Du beschreibst.

Rest schrieb:
> Spulen und Kondensatoren pfeiffen wegen hohen Rippleströmen.

Nicht, wenn die Schaltfrequenz so hoch ist, daß wir nichts davon hören.

[Michael K. (Gast)]

Du machst die Induktivität größer, die Schaltfrequenz damit kleiner, 
erhöhst aber nicht die Kapazität am Ausgang.
Wo soll den die in der Induktivität gespeicherte Energie hin?
Probier es mal mit 33µH / 47µF wie in der Applikationsschrift.

Hochkapazitive Kerkos neigen nunmal zum Pfeifen. Piezoeffekt.

Lese die Applikationsschrift vollständig, verstehe das Blockschaltbild 
und die Funktionsweise und führe die Berechnungen aus wenn Du was 
änderst.

[Mark S. (voltwide)]

Rest schrieb:
> Das Signal unter der Spule durch
> hätte ich mich nicht getraut bei einer zweilagigen Platine.

gaanz grober Fehler, der schon die Erklärung liefern könnte.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Michael K. schrieb:
> Hochkapazitive Kerkos neigen nunmal zum Pfeifen. Piezoeffekt.
Allerdings sollten die dann weit ausserhalb des hörbaren Bereichs 
schwingen. Wenn man was hört, dann schwingt der Regler...

Master S. schrieb:
> Wenn Ihr noch weitere Details braucht, bitte sagen.
Welchen Umweg nehmen denn die 12V zum Feedback? Dieser Anschluss sollte 
schon recht direkt am Ausgangskondensator platziert sein. Das 
Beispiellayout im Datenblatt zeigt das hervorragend: dort wird der 
Feedback am Ausgangskondensator abgegriffen und führt "aussen herum" zum 
Spannungsteiler.

Und natürlich muss auch die Masse des Feedback-Spannungsteilers direkt 
und auf kürzestem Weg an die Masse des Schaltreglers. Das Hauptproblem 
hier ist mit absoluter Sicherheit, dass unter dem IC keine 
durchgehende Masse ist (siehe dazu ebenfalls das erwähnte 2-lagige 
Beispiellayout im Datenblatt).

[Master S. (snowman)]

OK, vielen Danke(!) für all die Punkte, die ich nun heute Nachmittag mal 
ansehen werde (ggf. ändern).

Infos, die vergessen gingen und erwähnt wurden: Es ist ein 4-Lagenprint 
mit GND- und einem 48V-Plane dazwischen), der Feedback- resp. 12V-Pfad 
geht wie im Attachment.

Mühsam ist halt, dass der IC die Schaltfrequenz adaptiv anpasst (daher 
habe ich lieber eine zu grosse Induktivität mal gewählt um nicht in den 
lückenden Betrieb zu geraten).

Wie dem auch sei, danke nochmals für die Inputs und ich werde heute 
Nachmittag euren Infos dem mal nachgehen.

edit: jetztige Testlast ist ein 4k7-Widerstand, und ich benötige später 
nur 100-250mA.