Regulateur buck miniature mais costaud

[inviteaf5d5ef2]

Bonsoir
Je cherche à faire (faire ?) un régulateur aux caractéristiques suivantes:
-tension d'entrée de 6V à 8,4V
-tension de sortie 4V (environ)
-courant de sortie 3A en continu
-poids tout compris 2g (sans fils)
-rendement 95% (à faible charge aussi, si possible)

Je place la barre très haut (ou très bas, c'est selon ), mais je suis persuadé que c'est faisable.

Pour illustrer, voici une image:

Je possède ces 3 régulateurs (trouvés sur ebay).
Ils utilisent de gauche à droite les circuits MP1584, MP2307, et LM2596.
Les spécs des 3 disent 3A max (1,8A en continu pour celui du milieu). Mais je ne les ai pas encore essayés.
Circuit de gauche: 23x17mm, 1,96g, pcb 1,2mm
Circuit du milieu: 17x11mm, 1,36g, pcb 0,8mm

En fouillant les catalogues des fabricants, j'ai trouvé les "meilleurs" circuits chez TI:
TPS54628, TPS56628 (presque identiques, le premier avec "soft start" réglable, l'autre avec "power good"), 8 pattes "accessibles" à la soudure manuelle.
Et puis le TPS53319, performance à gogo (qui peut le plus peut le moins)
D'autres aussi sont à considérer, TPS54821, TPS53313, etc.
Les outils de simulation de TI les donnent tous à >93% de rendement pour mes conditions.
Par contre pour les souder...

Qu'en pensez-vous ?
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[invitea3c675f3]

Et que reproches-tu aux circuits que tu as en main?

[inviteaf5d5ef2]

J'ai dit que je leur reprochais quelque chose ?

En fait je cherche l'excellence, à titre de défi, simplement. Et puis le faire moi-même aussi (euh... ce sera difficile de faire les pcb).

En lisant les specs, les TPS54628 ou TPS56628 sont plus performants que les MP1584 ou MP2307.
J'anticipe simplement que le petit circuit du milieu ne sera pas "suffisant".

Comme c'est une première pur moi travailler avec des pistes et des vias de l'ordre de 0.2mm ou 0.3mm, avez-vous des fabricants de pcb online à recommander ?
Merci.

[inviteede7e2b6]

l'optimisation du rendement passera par celle de la bobine réservoir.

et là pas de secrets , la taille importe , ainsi que la qualité du circuit magnétique et du fil,
éventuellement le litz..
ces matériaux sont difficile à trouver au détail.

[A voir en vidéo sur Futura]

[inviteaf5d5ef2]

Si vous avez bien lu les datasheets des quelques circuits mentionnés, des composants bien précis sont proposés ainsi qu'un layout de pcb.
Ainsi, y'a pas que la bobine qu'il faut bien choisir, mais aussi les capas céramiques.
On les trouve assez facilement chez digikey par exemple.

Mais bon, vous n'avez pas lu les datasheets
S'il n'y en avait qu'un à lire, Je vous proposerais de lire celui du TPS54821, c'est un bel exemple complet.
On peut aussi utiliser le "workbench" sur www.ti.com, c'est pas mal du tout.

Ma question tient toujours: avez-vous des fabricants de pcb online à recommander ? (sachant qu'il faut pouvoir descendre jusqu'à 0.01mil en précision soit environ 0.2mm)
Merci.

[invitea3c675f3]

Si les alims à découpages t’intéressent, tu apprendras davantage en faisant des schémas de Buck de Boost, et plus difficiles, celles avec isolation, même si tu ne parviens pas à obtenir des rendements de course.

Pour une application particulière, si tu trouves sur le marché un produit acceptable, je ne vois pas trop l’idée de vouloir réinventer la roue, particulièrement si c’est en copiant un PCB de Texas.

[bobflux]

Vas sur digikey et utilise le moteur de recherche. Il y a pas mal de chips qui correspondent à tes besoins. Regarde chez LT, semtech, ex-National (TI), etc.

Le problème c'est que tu veux du microscopique.

Si tu rétrécis trop la bobine, tu as moins de pertes fer, mais plus de pertes cuivre, et tu dois augmenter la fréquence, donc tu as plus de pertes par commutation, et plus de pertes par conduction quand tu prends un MOS plus rapide. Il y a un compromis à trouver.

Pour dépasser les 95% de rendement l'erreur n'est pas permise (surtout à faible charge) mais c'est instructif... d'ailleurs mesurer le rendement est une aventure en soi...

> travailler avec des pistes et des vias de l'ordre de 0.2mm ou 0.3mm, avez-vous des fabricants de pcb online à recommander ?

Tous les fabricants dignes de ce nom proposent des vias de 0.2-0.3 et des pistes de 0.15 maintenant.

Si tu es pauvre, vas chez seeedstudio, si tu es moyennement pauvre OSH park, classe moyenne printed.cz, ou si tu le veux avant hier, pcb-pool, mais ça te coûtera un rein.

[inviteaf5d5ef2]

IMG_20131123_172856.jpg
IMG_20131123_183727.jpg
J'ai testé le petit machin avec des fils. Déjà le poids est bon: 1,98g

Test sur une charge résistive 2x 6,8Ohm (10W) en parallèle
Mesures au début.
Input: 7,80V 0,62A (wattmètre turnigy 130A)
Output: 3,96V (bornes résistance)

Plus tard (photo)
Input: 7,63V 0,65A
Output: 3,96V

Plus tard je me suis rendu compte que la mesure output était probablement sous-estimée à cause d'un contact pas très franc du multimètre.
Ainsi j'ai mesuré à la sortie même du régulateur 4,09V et aux bornes d'une des résistances 4,02V.

[inviteaf5d5ef2]

Comme vous le voyez, les mesures sont assez aproximatives
Mais ça permet de se faire un bonne idée, ce régulateur est finalement pas mal, pas du tout même. Avec la charge d'essai, le rendement dépasse largement les 90%.
Après une demi-heure, les températures des résistances étaient de l'ordre de 83°-84°C, la bobine du régulateur à 60,4°C.

[inviteaf5d5ef2]

Vas sur digikey et utilise le moteur de recherche. Il y a pas mal de chips qui correspondent à tes besoins. Regarde chez LT, semtech, ex-National (TI), etc.

Le problème c'est que tu veux du microscopique.

Si tu rétrécis trop la bobine, tu as moins de pertes fer, mais plus de pertes cuivre, et tu dois augmenter la fréquence, donc tu as plus de pertes par commutation, et plus de pertes par conduction quand tu prends un MOS plus rapide. Il y a un compromis à trouver.

Pour dépasser les 95% de rendement l'erreur n'est pas permise (surtout à faible charge) mais c'est instructif... d'ailleurs mesurer le rendement est une aventure en soi...

> travailler avec des pistes et des vias de l'ordre de 0.2mm ou 0.3mm, avez-vous des fabricants de pcb online à recommander ?

Tous les fabricants dignes de ce nom proposent des vias de 0.2-0.3 et des pistes de 0.15 maintenant.

Si tu es pauvre, vas chez seeedstudio, si tu es moyennement pauvre OSH park, classe moyenne printed.cz, ou si tu le veux avant hier, pcb-pool, mais ça te coûtera un rein.

Ah oui, j'ai oublié de te dire merci

Cependant, je n'ai pas vu où sur le site de seeedstudio on parle de pcb

[bobflux]

http://www.seeedstudio.com/service/index.php

clique sur "fusion pcb"

[inviteaf5d5ef2]

Ah ben re-merci

Si tu es pauvre, vas chez seeedstudio, si tu es moyennement pauvre OSH park, classe moyenne printed.cz, ou si tu le veux avant hier, pcb-pool, mais ça te coûtera un rein.

Seeedstudio semble proposer tout ce qu'il faut à un tarif plancher.
Y aurait-il une raison pour en choisir un autre ?

[invite66c1ab93]

Bonjour,

J'ai dit que je leur reprochais quelque chose ?
En fait je cherche l'excellence, à titre de défi, simplement. Et puis le faire moi-même aussi (euh... ce sera difficile de faire les pcb).

Je suis également très attiré par les montages à découpage ...
J'ai déjà réalisé un boost et un flyback isolé !

Par contre, je ne comprends pas comment tu veux atteindre l'excellence avec un simple multimètre et une balance ???

[bobflux]

> Seeedstudio semble proposer tout ce qu'il faut à un tarif plancher.
> Y aurait-il une raison pour en choisir un autre ?

Je compte les essayer pour mon prochain projet ; d'après ceux qui ont essayé la qualité est très acceptable mais pas aussi bonne que chez les plus chers (c'est logique).

Après, si tu veux faire un ampli par exemple, le cuivre à 18µ est un problème...

Pour mesurer le rendement d'un converto à découpage il y a une méthode simple : tu colles le doigt dessus. Si le truc sort 10W ou 20W et qu'il est vraiment très tiède, il dissipe pas plus de 1W : c'est bon. Si tu as une cloque, c'est pas bon.

[inviteaf5d5ef2]

Par contre, je ne comprends pas comment tu veux atteindre l'excellence avec un simple multimètre et une balance ???

C'est clair que je ne suis pas prêt à investir 10000€ dans du matos de labo rien que pour vérifier que j'ai 95% et non pas 93% de rendement

La balance est pour là pour vérifier une de mes contraintes: poids inférieur à 2g.
Après mes premiers tests aproximatifs sur ce circuit chinois à $3.48 fdp compris je suis convaincu que toutes mes contraintes peuvent être respectées.
Si cette modeste puce MP2307 avec des condos et une bobine d'origine inconnue remplissent mon cahier des charges, des composants choisis de marque ne pourront faire que mieux.

Pour mesurer le rendement d'un converto à découpage il y a une méthode simple : tu colles le doigt dessus. Si le truc sort 10W ou 20W et qu'il est vraiment très tiède, il dissipe pas plus de 1W : c'est bon. Si tu as une cloque, c'est pas bon.

Et c'est exactement ce que j'ai fait
Il était difficile de maintenir longtemps mon doigt sur les 80°C des résistances servant de charge et dissipant ~2,4W chacune.
Par contre le régulateur était à peine tiède, malgré les 60°C mesurés sur la bobine du régulateur (7x7x3mm).

[invitefa96bd8f]

attention avec les produtis chinois, rien en te dis que dans 6 mois au lieu de prendre la bobine x ils prendront une bobine y, avec certaines conséquences sur ton montage.

[inviteaf5d5ef2]

Je souhaite choisir mes composants, en effet

Cependant, je ne comprends pas comment ce que tu dis affecterait le produit fini que je possède déjà...

[inviteaf5d5ef2]

Pour les PCB, je viens de trouver ceci (utiliser un traducteur):
http://svet-el.si/proizvodi-in-stori...796-pcbparcela
Si on est patient, ce serait encore moins cher que seeedstudio, mais il faut être patient.

[inviteaf5d5ef2]

Pas moyen d'éditer un post ? Tant pis, j'en ajoute un.

http://www.elecrow.com/services-c-73/
http://electronics-pcb.com/