Perturbation HF sortie convertisseur DC/DC

[jojo150393]

Bonjour,
j'ai réalisé une alim à découpage 12/3.3V/2A à base du tps563210a et en sortie de l'alim j'ai un un bruit HF à environ 230Mhz que je n'arrive pas à filtrer. J'en viens même à me demander si c'est pas ma mesure qui induit ce bruit.
Ne sachant plus comment filtrer ce bruit, j'en suis venu à essayer à peu prés toutes les capas de 150pF à 100nF sans résultat flagrant.
Je pense pourtant mesurer dans les règles de l'art. J'ai commencé par mesurer avec une sonde x10 avec la masse enroulée et la plus courte possible, ensuite j'ai fabriqué une sonde 1mV en soudant un cable coax sur la capa HF de sortie, une capa de liaison de 100nF et entrée 50Ohm de l'oscillo. Les mesures sont différentes mais le bruit est toujours là.
Le routage est pratiquement le même que celui proposé en datasheet. Sur la carte de base, j'avais un filtre emi en entrée et en sortie sectionnable par un jumper. Comme j'avais ce bruit, j'ai supprimer les jumpers et le filtre de sortie pour que ça soit un peu mieux routé.
J'ai aussi changé la bobine de filtrage par une bobine blindé. Cela à réduit un peu le bruit mais sans plus. Il y a un snubber sur le circuit qui élimine assez bien l'oscillation, mais je ne vois aucun effet en sortie.


Coax_sortie.jpg
Sonde_1mV_coax.jpg
Sonde_masse_courte.jpg
Changement_bobine_blindee.jpg
SCR37.PNG
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[jojo150393]

La suite:
Schema:
Capture.PNG

PCB:
PCB.PNG


J'ai limité le nombre de via car au début je pensais la fabriquer moi-même mais finalement j'ai fais fabriqué par ALLPCB, 7 cartes pour 5€...

Si vous voyez quelque chose, je suis preneur.

[penthode]

hello ,

c'est un sujet trés délicat !

as-tu examiné la commutation du circuit de puissance ? pas de sur-oscillations.....

peut-on voir ton routage , respecte-t'il les régles de CEM ?

[jojo150393]

J'ai identifié 2 problèmes de routages:
- Pas assez de via permettant de faire un retour basse impédance du courant HF, surtout au niveau de la bobine de sortie
- Une mauvaise orientation de la masse d'entrée, qui ne permet pas de connecter directement les plans sans passer par des vias.


J'ai ajouté un filtre EMI en sortie avec 240nH, 3x1nF et je passe de 360mVp-p à 60mVp-p mais le signal est vraiment moche. Sur un circuit numérique, je sais pas si ça va pas le faire foirer. A terme, je vais ajouter un LDO, à voir si ca corrige un peu mais dans la HF, ca m'étonnerais.

Voici la perturbation maintenant:

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

je vois "à peu prés" ,

les liaisons de puissances sont trop longues comme je m'en doutais , créant une self parasite qui résonne allégrement
comme vu sur ta photo SCR37.

peut être insérer une résistance non inductive de 0,1 ohm.... pour amortir le tout.

mais c'est du pifométre

[penthode]

ajout (pas eu le temps de corriger)

mieux vaut chercher à réduire la perturbation à la source que de chercher à la filtrer en sortie....

car " si tu lui ferme la porte , elle passera par la fenêtre"

[jojo150393]

les liaisons de puissances sont trop longues

Laquelle ? Celle qui relie la sortie SW à l'inductance ou aprés l'inductance ?

Je trouvais aussi que cette piste (entre SW et L) était grande, mais c'est comme c'est identique au schema de ref dans la datasheet, j'ai fais confiance.
Sur la carte, réel, la distance entre L et les capas de sorties est trés faible, et son à la place de JP2, je peux pas mieux faire.
J'ai vérifier SW et c'est un carré quasi parfait, avec un léger arrondi sans ringing ou overshoot.

Le problème c'est que je ne trouve pas d'où peut provenir ce bruit.
Je vais peut-être re-router la carte pour avoir une version un peux plus propre et refaire des mesures.

[penthode]

tente ma résistance d'amortissement....

ce bruit est manifestement une self parasite!

(bon , j'ai pas fait de mesures persos !)

[jojo150393]

Ouais bon en faisant ça, le rendement va tomber, 400mW dans une résistance, c'est un peu dommage. Je peux tester pour voir le résultat, mais forcement, ça va atténuer la perturbation.

[gwgidaz]

Bonjour,

Y a-t-il un plan de masse dessous?
Je pose la question car je vois que la masse sur laquelle aboutit le condensateur de filtrage de sortie ( C14...) est en forme de "presqu'ile", donc présente une impédance non nulle par rapport au reste de la masse.
Donc toute tension RF sur cette mauvaise masse se retrouve en sortie.

Je vois qu'il y a un via ( vers le plan de de masse de dessous?) Il faudrait donc rajouter d'autres vias , s'il y a un plan de masse dessous, bien sur.
Sinon, essayer de faire aller les condensateurs découplants de fort courants ( comme C6 peut-être ?) vers une autre partie de la masse que cette presqu'ile.

Les condensateurs CMS qui découplent le mieux les VHF font quelques centaines de pF , si le trajet vers la masse est très court...

Les mesures que tu fais sont entachées d'erreur car le fil de masse de la sonde doit être très très court..... Le mieux, c'est de SOUDER un câble coaxial sur la sortie , sa masse étant directement soudée à la masse à l'endroit de la connexion de sortie .

[jojo150393]

Y a-t-il un plan de masse dessous?

Oui bien sûr.

Il faudrait donc rajouter d'autres vias

Déja noté le défaut (cf poste précédent), carte devant être gravé par mes soins, j'ai limité le nombre de vias mais ça sera corrigé dans le prochain design.

Le mieux, c'est de SOUDER un câble coaxial sur la sortie

C'est déjà le cas, cf la photo (dégueulasse ^^) n°4. Je vois pas comment faire mieux.

Concernant l'île, j'ai peur qu'elle pose problème. En grossissant le VIA et en blinbdant d'étain, pensez-vous que cela suffirait à faire baisser l'impédance?

Merci en tout cas pour vos réponses

[Vincent PETIT]

Salut,
Je vois aussi boucle de masse, si tu veux en être convaincu tu ajoutes deux capas juste au cul de L1 et tu les relies directement au GND du régulateur à découpage. En réalité, la liaison VBST, SW, C2, le snubber (R4, C6), L1 et les capas de filtrage doivent être le plus compact possible, entres eux et avec la masse.

Fait un essai avec les deux condo et dit nous si ça à amélioré quelque chose ?

[gwgidaz]

Oui bien sûr.


Déja noté le défaut (cf poste précédent), carte devant être gravé par mes soins, j'ai limité le nombre de vias mais ça sera corrigé dans le prochain design.


C'est déjà le cas, cf la photo (dégueulasse ^^) n°4. Je vois pas comment faire mieux.

Concernant l'île, j'ai peur qu'elle pose problème. En grossissant le VIA et en blinbdant d'étain, pensez-vous que cela suffirait à faire baisser l'impédance?

Merci en tout cas pour vos réponses

Bnjour,

-oui, il faut voir aussi la boucle de masse...

- pour tester l'efficacité de vias supplémentaires, rajoutes-en deux ou trois en faisant un trou et soudant un bout de fil traversant. Elargir l'existant n'a pas beaucoup d'effet, car c'est aussi le chemin jusqu'au via qui est long.

- pour tester le filtrage des condos de sortie, ainsi que ta méthodes de mesure : tu mesures le signal d'abord sur la capa de découplage de sortie , puis sur la masse à côté des ces capas. Tu constateras sans doute que la masse est sale, ou que c'est ta sonde qui rajoute des choses.

[jiherve]

Bonjour,
pour mesurer avec un coax simple chargé par l'entrée 50 ohm du scope il faut tout de même placer une résistance de 47 ohm en série entre l’âme et le point de mesure cela assura un minimum d'adaptation d’impédance car aux bornes des capa Z = 0 ou presque en HF
et effectivement voir la dernière remarque de Gwgidaz!
JR

[jojo150393]

juste au cul de L1 et tu les relies directement au GND du régulateur à découpage

En pratique je peux pas, c'est déjà au plus court. Si je met un capa traversante direct sur L, le retour se fera sur la pin de la capa au lieu du plan, mais ca sera identique.

J'ai rajouter 2 vias sur chaque capa. J'ai mesuré avec le filtre de sortie et j'avais environ 125mVp-p. J'ai enlevé le filtre et j'ai surtout déplacé la mesure au plus proche des 2 capas de sortie de 2µF et c'est beaucoup mieux, 58mVp-p, avec quand même encore une oscillation.

La longue piste de sortie semble en effet très inductive, le problème c'est qu'en pratique le circuit à alimenter n'est pas forcément à coté...

En plus de la HF j'ai un ripple de 20mV ce qui est acceptable mais j'aimerai mieux. Je vais essayé de changer les capas de sortie par 4 capas de 10µF avec un ESR plus faible, si je trouve.

[Vincent PETIT]

Si je met un capa traversante direct sur L, le retour se fera sur la pin de la capa au lieu du plan, mais ca sera identique.

C'est précisément ce que je voudrai que tu fasses.
Il me semble qu'il y a le connecteur JP2 a côté de L ? Si oui, tu mets les deux capa sur la broche de JP2 qui est connectée à L et l'autre extrémité des capa directement sur la broche 1 (ou au plus proche) du régulateur.

Je voudrai savoir si c'est bien des transitoires de mode différentielles.
Si oui alors, comme n'importe quelles perturbations CEM, le but est de l'aider à repartir à son origine (le régulateur à découpage) et c'est les capa qui vont aider à cela.

Ce que je voudrai savoir c'est si le fait de simplement mettre ces deux capas de cette façon, atténue ou non le bruit ? Et dans qu'elle proportion ?

[jojo150393]

J'ai testé et le bruit s'augmente d'environ 20mV. Ca serai donc une résonance avec une inductance parasite ?

[jojo150393]

Par contre, je baisse de 20mV si je connecte directement sur la masse du coax...
J'ai vraiment l'impression de créer ce bruit.

[jojo150393]

Je pense être arrivé a un résultat satisfaisant, même si je crois que c'était déja le cas avant mais que la façon de mesurer augmentait le bruit réel. J'ai ajouté une capa de 22µF en plus mais ça n'a eu que très peu d'influence. Ensuite, sans savoir exactement comment (soudures/dessoudures diverses) on fait que le bruit est maintenant largement diminuer avec un pic à 25mV et un ripple de 7mV.

Le point négatif que j'ai par rapport à mon design du début, c'est le rendement. Je suis à 66% sous 16V/1A contre 86% avant. J'ai changé d'inductance par une blindé mais plus petite et idem. Enfin bon c'est pas le sujet ici.

En tout cas merci pour avoir confirmer mes suppositions et m'aider à résoudre le problème. Je riposterais le résultat final avec le nouveau design pour voir si il y a eu une vrai amélioration.