TPS61097 Çalışma sorunu

[Mucit23]

Selamlar

Daha önce pille çalışacak bir sistemin güç katı için TPS61097 satın almıştım. Datahseette tavsiye edilen test şemasını kurdum.

Çipi bir türlü çalıştıramadım. EN girişi ile sistemin çalışma durumunu kontrol etmek istiyorum.

Devre şemasını birebir uyguladım. Sadece Çıkış ve giriş kapasitelerim 22uF. Bunun dışında bir fark yok. Entegrenin çalışmasında anlayamadığım bir durum var.

Normalde EN girişi 0 iken Çıkışta herhangi bir gerilim olmaması lazım. Ama EN=0 iken Çıkışta giriş voltajının aynısını görüyorum. EN=1 yaptığımda ise Bu sefer iç taraftaki anahtarlama elemanları çalışıyor ve 3.3V çıkış gerilimi üzerinde anahtarlama sinyallerini görmeye başlıyorum. Bozuk bir DC çıkıyor. Bu durumu çözemedim.

Entegrenin iç yapısı da böyle


Bu entegre neden böyle çalışır? İki tane çipte denedim ikiside aynı.

[z]

Buradaki ENB girişi low olduğunda çipi bypass edip girişi çıkışa bağlıyor. High yaptıysan regülatör devreye giriyor.

Eğer ENB low olduğunda çıkış voltajının kesilmesini istiyorsan yanlış bir çip seçmişsin.

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps61097a-33.pdf  (Sayfa 9'daki blok diyagram)

[CLR]

1) step-up/boost converter'lerin nerdeyse tümü böyle çalışır, enable etmezsen çıkışta giriş gerilimi görürsün.

2) Çıkıştaki switch frekansını datasheette göstermiş, Figure 10, Figure 12-13'e bakabilirsin, bunları engellemek için çıkışa LC eklemelisin.   

[Mucit23]

Anladım. Enable girişi olan başka bir regülatör önerebilirmisiniz. Giriş iki adet seri bağlı AA pil olacak. Çıkış ise temiz 3.3V olması gerekiyor. Türkiyede bulabileceğim birşey olursa hemen denerim.

[CLR]

aşağıdaki step-up'ı deneyebilirsin ama

https://ozdisan.com/integrated-circuits-ics/power-management-ics/dc-dc-switching-voltage-regulators/LTC3426ES6TRMPBF

1) Enable'ı off yapsanda, çıkış voltajı 0V olmaz, girişteki toplam pil voltajları ne ise onu görürsün
2) çıkıştan anlıkta olsa yüksek(250-500mA gibi) akım çekeceksen çıkışta oralarda spike görürsün, bunları LC ile yumuşatabilirsin.

[Mucit23]

Aykut abi Ben şunu istiyorum. Gerektiğinde sistemin enerjisini komple kesebileyim. Pille çalışacak bir sistem için bu çok önemli. Bunu step down regülatörlerde çok kolay yapıyordum. Ama step-up regülatörlerde böyle bir özellik yok nedense.

Aslında kullandığım MCU son derece düşük enerji ile çalışıyor. Uyku modunda vs nano amperler seviyesinde akım çekiyor fakat bu tür step-up regülatörler çok geniş bir aralıkta çalıştığı için pille çalışacak uygulamalarda çok işime yarayacak. TPS61097 0.9-5.5V aralığında çalışabiliyor. Bu yüzden AA piller ile çalışmak için uygun.

TPS61097 yi komple enerjiyi kesecek şekilde modifiye etsek çıkışına nasıl bir sistem ekleyebilirim? Mosfetli bir yapı düşündüm ama emin değilim. Tamam Diyelim TPS61097 En girişi 0 iken çalışmıyor. VIN=Vout oluyor. Bu durumda yine TPS çalışmasa da Çıkışta enerji olduğundan bu enerjiyi komple kesmem lazım.

TPS için filtre nasıl olması gerekiyor anlamadım. Datasheette verilen şemada Boost için bir L ve çıkışta C kapasitelerimi mevcut. Bunun dışında ekstra bir LC mi gerekiyor? Fakat benim Ripiller ekstrem derece fazla. Skop görüntüsü atarım eve gidince

Elimde TPS61097 mevcut şuanda. Sistemi buna göre modifiye etsem güzel olacak. Amacım EN girişi 1 olunca stabil 3.3V gerilim, En girişi 0 olursa çıkışı komple kessin.

[CLR]

Şimdi boşta ripple çok yüksekse bir hatan vardır bu hatanda %99 yanlış L kullanıyorsundur. Mesela senin kullandığın inductor 1MHZ'e kadar stabil mi, yani 1Mhz'e kadar çalışıyor mu, değerini koruyor mu?

Step-up çıkışında enerjiyi komple kesmek için önüne power switch koyabilirsin, mesela aşağıdaki IC.

https://ozdisan.com/integrated-circuits-ics/power-management-ics/power-switches/TPS27081ADDCR

Adetli bir proje ise maliyeti kısmak için sadece p-ch mosfette kullanılabilir ama düşük treshold'a sahip olmalı, onuda digikeyde bulursun sanırım.   

Eğer step-up'ta doğru L'yi kullanıyorsan, LC'yi çıkışa post filter olarak ekleyeceksin, DC resistance'ı en küçük, inductance değeri en büyük L'yi bulup (özdisan, digikey vs) 10uF-22uF gibi eklersen sağlam bir lowpass olur, switch geçişlerini yok eder ve anlık yüksek akım geçişlerinde de sıçramaları azaltır.   
 

[Mucit23]

Kullandığım indüktör budur.

https://ozdisan.com/pasif-komponentler/induktorler/sabit-induktorler/FPI0302-100M

Yarın skop görüntülerini de atacağım.

Power Switch olayını P kanal mosfet ile yapmayı düşündüm. P kanal mos+ bir transistör ile anahatarlama yapabilirim sanırım. Lojik p kanal mosfet olması işimi görür diye dünüyorum. Akım çok düşük

[CLR]

TPS61097 datasheetinde yeni dizaynlar için önermiyor ve hiç bir yerinde switching frq göremedim, sadece grafiklerde 400-500Khz aralığında gördüm.

inductor bu ise bu frekanslarda çalışmaz bence, sana yüksek frekansta çalışacak inductor lazım, TI datasheette 2mhz'lik kullanmış.

p-ch ile yaparsın işlemci portuyla(pil tarafına pull-up eklemelisin) ayrıca bu düşük voltajlarda RDS çok yükselir, onun için rds'i düşük bir mosfet seçmelisin

[Mucit23]

Anladım abi. Kullandığım çip anladığım kadarıyla çokda iyi değil. Frekans yüksek olduğundan dolayı bobin de düzgün çalışmıyor. Bu akşam skop görüntülerini atmaya çalışacağım.

Abi şöyle bir seçenek geldi aklıma. Tamam diyelim EN=0 olduğunda vin=vout oluyor. Benim kullandığım çip STM32L0 serisi. Uyku modunda vs oldukça düşük güç tüketiyor. Çipsiz cam lcd leri sürüyorum. Bu lcd zaten mcu dışında enerji tüketmiyor. Birde ekstradan ivme sensörüm var. Başka bir donanım yok.

Lcd sürme donanımının düzgün çalışabilmesi için 3.3v düzgün gerilime ihtiyaç var. Yoksa lcd driver init edilemiyor. Bu yüzden uygun bir bobin ile tps61097 yi revize etsem güzel olacak. Bu çip ile kullanılabilecek mikro (3x3mm) boyutlarında bir bobine ihtiyacım var.



Sistem kapanacağı zaman mcu'yu Low power moduna alıp boost konverteri pasif yaparım. Bu durumda çok düşük akımlar tüketerek yine iki aa pille baya uzun süre bir kullanım sunabilir. Sonuçta step up çalışmıyorken pil voltajı doğrudan gidicek sisteme.

Ucuz bir çözüme ihtiyacım var. LTC3426 Çok pahalı. Bunun için ekstra bir power modülü tasarlamayı düşünüyorum.

Bir diğer seçenek 9V pille sistemi çalıştırıp stepdown ile 3.3v elde etmek ama bu pek işime gelmiyor.

[CLR]

inductor için bunu deneyebilirsin, datasheet verilerine göre 2,5Mhz'e kadar çalışması lazım

https://ozdisan.com/passive-components/inductors/fixed-inductors/MS2520LC-100J-LF

low power tarafını kendin çözmen lazım.

[ibocakir]

Harici supervisor IC kullanmayı da deneyebilirsiniz. İstediğiniz threshold'a gelince HIGH ya da LOW olarak sürüp regülatörü enable/disable edebilirsiniz.

Örnek: APX809

https://www.digikey.com/products/en?keywords=APX809

[Mucit23]

Hocam SuperVisör çipe ihtiyaç yok gibi. ON-OFF sistemim düzgün çalışıyor fakat Çıkıştaki enerjiyi kesemiyorum

@CLR Dediğin bobini satın alıp deneyeceğim. Bu bobinin kullanırsak çıkışa ekstra bir filtre eklemeye gerek var mı? Varsa eğer gerekli filtre komponentlerini sipariş listeme ekleyeyim.

Amacım TPS61097 çıkışında düzenli bir 3.3V elde edip çıkış gerilimini de P kanal bir mosfet ile kesebilmek. Bunun için IRLML6401'i gözüme kestirdim.

https://www.infineon.com/dgdl/irlml6401pbf.pdf?fileId=5546d462533600a401535668b96d2634

Sizce bu mosfet uygunmudur? 1.8V Gate Rated diyor.

Olurda 9V pil ve StepDown işine dönersem bana birde yüksek verimli bir step down regülatör lazım. Min 1Mhz yüksek frekanslı ve min komponente ile kullanabileceğim 3.3V stabil çıkış alabileceğim bir regülatör önerseydiniz ne olurdu bu? Akım çok düşük. 

[CLR]

@Mucit23
mosfet çalışma olarak uygun görünüyor ama mcu'nun uyku modundan daha fazla akım çekme durumu oluşabilir, deneyip
görmek gerekir

post filter kullan bence, TI dökümanlarında da geçişler görünüyor, özdisandan seçebilirsin, yukarıda özelliklerini yazmıştım.

Bence low power uygulaması olarak hatalı yaklaşıyorsunuz, ben olsam doğrudan pilden beslenen donanımlar seçerdim veya pili ona göre seçerdim. 

[sadogan]

TPS63030 işini görecektir.