Problemi con alimentatore switching basato su LM2678T-ADJ

[nems236]

Salve a tutti,
sto cercando di costruire un alimentatore switching basato sul LM2678T-ADJ della National Semiconductor http://www.national.com/pf/LM/LM2678.html#Overview, col quale alimentare 10 power led da 1W l'uno http://www.xled.it/prodotti/powerled/#ar01 (Vf = 3.2V e If = 350mA) collegati in parallelo tra loro e aventi una resistenza per limitarne la corrente.

La tensione di ingresso è quella di una batteria da auto e quindi soggetta a variazione da 11V (in scarica) a 15V (alternatore).
Per progettare lo schema ho utilizzato il software dedicato presente sul sito della National, ora i miei problemi sono legati ai disturbi sull'alimentazione in entrata introdotti dallo stadio switching, infatti quando sui 5V di uscita non collego alcun carico la tensione di uscita non presenta disturbi come neanche quella di entrata, ma appena collego il carico (10 resistenze da 15Ohm 2W in parallelo per simulare circa 3.5/4A) sulla Vo è presente un ripple ad onda triangolare di elevato valore, mentre sulla Vin (tensione di batteria) è presente un disturbo elevato di circa 5Vpp sommato alla tensione in ingresso, questo temo possa andare a disturbare l'elettronica dell'auto e danneggiarla, considerando che ho tentato di utilizzare un LM35 per misurare la temperatura dell'integrato ma i disturbi sull'alimentazione in ingresso sballano completamente i valori di uscita della sonda.
Ulteriore problema è quello della dissipazione termica dell'integrato regolatore, che scalda eccessivamente. Appena posso posto qualche immagine dell'oscilloscopio con le tensioni di ingresso e di uscita.

Spero qualcuno possa aiutarmi :S grazie in anticipo a tutti.
Ciao Marco.

[IsidoroKZ]

Che componenti hai messo? Servono tutte le caratteristiche, anche dei parametri parassiti, che sono quelli che determinano il funzionamento del convertitore. L'induttore riesce a tenere una corrente di 4A o 5A senza saturare?

[nems236]

Grazie innanzi tutto per l'interessamento, posto lo schema elettrico così come fornito dal sito della National solo riportato su Eagle:

...anche dei parametri parassiti...

Parametri parassiti?? Cosa intendi per ciò?

...L'induttore riesce a tenere una corrente di 4A o 5A senza saturare?...

Purtroppo con gli induttori non ho molta familiarità data la scarsa spiegazione che se ne faceva a livello scolastico, comunque l'induttore L1 da 10uH l'ho costruito utilizzando un nucleo toroidale in ferrite da 25x10mm, avvolgendo circa 3 spire di filo originariamente con guaina da 1,5mm e successivamente smaltato da 1mm, purtroppo non ho uno strumento di misura a casa, ne uso uno che ho a lavoro e quindi non ho molta libertà per provare gli induttori. Con corrente di saturazione immagino non intendi la corrente fisica che riesce a sopportare il filo indi per cui la sezione vero?

Ogni spiegazione anche grossolana è gradita

Appena riesco a provare nuovamente il tutto (credo in giornata) posto qualche immagine dei segnali ingresso e uscita.
Grazie ancora per l'aiuto.
Marco.

[nems236]

Posto le immagini recuperate dall'oscilloscopio:

Ingresso (CH2 blu) e uscita (CH1 giallo) senza carico:



Ingresso (CH2 blu) e uscita (CH1 giallo) con carico di circa 4.5A:



Attendo notizie

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Solo una cosa (poi IsidoroKZ sarà molto più preciso di me! ) Tu dici che il nucleo è in "ferrite"... attenzione, perché se davvero fosse in ferrite sarebbe inadatto! I nuclei toroidali sono costruiti con materiali diversi, ma i due principali sono appunto la ferrite (e si usano prevalentemente come "trasformatori", quindi per trasferire energia da un avvolgimento ad un altro sullo stesso nucleo) e la polvere di ferro (iron powder). Per l'induttore che hai a schema occorre usare un nucleo iron powder che sia adatto alla frequenza di lavoro dell'integrato.
Che colore è il nucleo che hai usato? Tra l'altro solo 3 spire per avere 10 uH mi sembrano poche per un nucleo "iron powder"... L'hai comunque misurato il valore?
Da ultimo...
"... 3 spire di filo originariamente con guaina da 1,5mm e successivamente smaltato da 1mm"
Che intendi

P.S: la saturazione è un parametro riferito al nucleo, al di là del diametro del filo, che deve comunque sopportare la corrente richiesta.

[nems236]

Ciao, si purtroppo per me non ho molta affinità con induttori e affini, ad ogni modo il toroide che possiedo è nero non verniciato, il valore l'ho misurato con un capacimetro che ha il misuratore di induttanze. Sospettavo comunque che con saturazione si intendesse del nucleo però non sono molto pratico di induttanze. Comunque la bobina l'ho avvolta prima con un cavo elettrico con guaina dal diametro da 1.5mm poi ho reperito del filo da 1mm smaltato e ho riavvolto la bobina con quello.

Ad ogni modo il mio problema principale, oltre all'eccessivo calore, è dato dai disturbi sull'alimentazione in entrata (vedi seconda immagine) non vorrei siano nocivi all'elettronica dell'auto.

Grazie. Marco.

[IsidoroKZ]

A me il sito della National da` un progetto con altri componenti. Ad esempio in ingresso richiede un condensatore ceramico da 22uF 3mohm, e dice anche il part number. E deve proprio essere quello, se metti un elettrolitico di sicuro non funziona.

Stessa cosa per l'induttore, se hai messo tre spire per fare 10uH probabilmente satura.

Devi usare esattamente i componenti che dice e il layout consigliato per il circuito.

Questi circuiti sono un po' critici, se non li conosci bene, l'unica speranza di farli funzionare e` di seguire alla lettera le indicazioni fornite. Niente sostituzione di componenti, perche' i parametri parassiti sono quelli che fanno funzionare o non funzionare uno switching.

[nems236]

Ahia... la scelta dell' lm2678 era stata fatta perché uno dei pochi che oltre che con le caratteristiche richieste (Imax = 5A) ha anche un contenitore non SMD, ed effettivamente si, i componenti che ho usato sono differenti, o meglio stessi valori ma non quelli precisi che mi da il sito National, questo perché non sono attrezzato per fare circuiti in SMD.

Comunque ero stato spinto anche da questo http://it.emcelettronica.com/alimentatore-switching-regolabile-prima-parte
A me necessiterebbè qualcosa di simile ma con almeno 4A di uscita max.

Per quanto riguarda gli induttori, come faccio a capire quando satura o a calcolarlo/misurarlo? E per quanto riguarda i nuclei, lineari o toroidali che siano, come si fa a sapere a quale frequenza lavorano?

Grazie.

[IsidoroKZ]

Benvenuto nel mondo degli switching, dove sono i parametri parassiti a farla da padrone.

Condizioni minime per avere qualche speranza di funzionamento.

Condensatore di ingresso 10uF almeno, CERAMICO ad alta corrente. Altrimenti 470uF da switching (non il primo che trovi nel cassetto, deve essere fatto per gli switching, altrimenti si apre come una margherita a primavera). Questo condensatore deve tenere circa 2A di corrente efficace.

Condensatore di uscita 220uF-270uF elettrolitico sempre da switching.

Induttore: devi andare per tentativi sui vari nuclei che hai. Avvolgi spire finche' arrivi a 10uH circa. Poi moltiplica l'induttanza in microhenry per 5 (corrente di picco in ampere) e dividila per 100, poi dividila per il numero di spire che hai avvolto e il risultato dividilo ancora per la sezione del nucleo in centimetri quadrati. Se il risultato viene piu` grande di 0.3, e il nucleo e` di ferrite, non va bene. Se recuperi un nucleo toroidale da un alimentatore da PC, quello che di solito ha su molti avvolgimenti, potrebbe andare bene.

Comunque se vuoi avere qualche speranza che funzioni, compra esattamente i componenti che ti vengono detti (non basta il valore, devono proprio essere quei part numbers), e segui il layout suggerito dal costruttore.

[mikereg]

@ IsidoroKZ

Puoi postare l'equazione formale del calcolo empirico che hai consigliato? Grazie.