Проблемное включение двух LM2574

[faza_DexteR]

Здравствуйте! Для питания датчика давления используется прикрепленное схемотехническое решение. На входе схемы напряжение от блока питания +13 В, преобразуется в +5 для контроллера и т.п (нагрузка 45мА) и -12 для ОУ (нагрузка 15мА). Схема эксплуатируется 3 года в разных ипостасиях и сотнях экземпляров. Проблема возникла при питании датчика по одной жиле витой пары (0,51мм.кв.) длиной ~20м. По расчетам падение на линии составит 0,6В и влиять не должно, однако в момент подачи питания напряжение на линии просаживается до 2,5В и ток постоянно течет 250мА (а должен 60мА). Ни один из преобразователей не "стартует". Раньше в практике эксплуатации применялась витая пара на коротких линиях, на длинных линиях (~150м) использовался кабель ПВС 2*0,75 - все было ОК.

Изыскания:
0. Даташит: http://www.national.com/ds/LM/LM2574.pdf
1. Длина витухи на ток и падение не влияет. Одинаково ведет себя на 30 метровом куске и на 150 метровом.
2. С отключенной нагрузкой тоже не стартует.
3. Один стабилизатор +5 запускается. При подкидывании стабилизатора -12 -затыкаются оба.
4. На осциллограмме тока включения наблюдается быстрое наростание тока от 0 до 250мА без пиков и прочего шума.
5. Все хозяйство питается от импульсного БП meanwell RS-25-12 с большим запасом мощности.
6. На коротких линиях датчик четко работает.

Вопрос: Может что-то не учтено в схемотехнике преобразователя -12 ?

[Starichok51]

судя по схеме, канал -12 Вольт вообще не должен никак работать, и на короткой линии тоже.
либо схема нарисована неправильно. для канала -12 Вольт диод и дроссель должны быть поменяны местами.

[Alex9797]

судя по схеме, канал -12 Вольт вообще не должен никак работать, и на короткой линии тоже.

Я тоже так было подумал. Но в даташите именно так нарисовано. На 19 странице, фиг. 11...

[Starichok51]

точно, должно работать, и нарисовано правильно. только из-за необычного изображения диода и дросселя в инвертирующем преобразователе поспешил сделать такое заключение.
дело в том, что первоначальный запуск такой схемы происходит через сопротивление нагрузки (минус питания на микросхему попадает через нагрузку). при суммарном сопротивлении нагрузки и сопротивлении питающей линии не хватает тока для запуска схемы.
в витой паре не 0,51 мм2, а диаметр провода 0,51 мм (сечение примерно 0,2 мм2), что гораздо меньше сечения провода ПВС 2*0,75.

[Saadov]

Витая пара точно медь? Бывает, что только обмедненный поверхностно и то не по всей длине, бывают пропуски. Сопротивление такого проводника сильно отличается от расчетного!

[Alex9797]

при суммарном сопротивлении нагрузки и сопротивлении питающей линии не хватает тока для запуска схемы.
в витой паре не 0,51 мм2, а диаметр провода 0,51 мм (сечение примерно 0,2 мм2), что гораздо меньше сечения провода ПВС 2*0,75.

Согласен, очень вероятная причина. При включении питания вначале идет ток заряда конденсатора 47мкФ, а тут еще и микросхемы пытаются запуститься. А каждой из них для запуска нужен ток 0,5А. Этого тока источник питания+сопротивление линии дать не может, и оба ключа так и остаются открытыми. Причем для стабилизатора +5 это не страшно, потому что ток через открытый ключ идет через нагрузку. А вот для -12 ситуация похуже. Ток идет с плюса питания через ключ и дроссель прямо на землю.

Это первая версия. Она подтверждается вот этим:

однако в момент подачи питания напряжение на линии просаживается до 2,5В и ток постоянно течет 250мА (а должен 60мА).

4. На осциллограмме тока включения наблюдается быстрое наростание тока от 0 до 250мА без пиков и прочего шума.

6. На коротких линиях датчик четко работает.

То есть, скорее всего, что сопротивление линии выше ожидаемого.

3. Один стабилизатор +5 запускается. При подкидывании стабилизатора -12 -затыкаются оба.

Еще бы. Ведь потреблять 15...30мА этот стабилизатор будет после того, как напряжение на выходе достигнет номинальных 12 вольт. А в первый момент после включения он будет изо всех сил пытаться зарядить огромную емкость на выходе, 1000мкФ, и ток в это время будет максимально возможный. Которого линия обеспечить не в состоянии.

Жаль, что в даташите нет подробной схемы внутренностей микрухи. Тогда можно было бы фантазировать не так широко, и ближе к реальности.

[Starichok51]

все верно. пока емкость на выходе не зарядится до заданного напряжения, ШИМ будет пытаться давать максимальную ширину импульса. а зарядить он ее не может через большое сопротивление - нагрузка съедает энергию быстрее, чем она поступает.
не забывайте, что запасенная энергия в дросселе пропорциональна квадрату тока. снижение тока в 2 раза уменьшает энергию в 4 раза. и на тонком длинном проводе получается, как говорят в Японии, ханахую.

[niXto]

Во-первых емкость входного конденсатора должна быть как минимум больше выходных, во-вторых, где входной конденсатор для нижней микросхемы? И по-хорошему ихние входы нужно развязать диодами

[faza_DexteR]

Во-первых емкость входного конденсатора должна быть как минимум больше выходных, во-вторых, где входной конденсатор для нижней микросхемы? И по-хорошему ихние входы нужно развязать диодами

Витая пара настоящая медная. По документации входная емкость по 22мкФ на каждую, а так как LMки на плате разведены жопа к жопе, то применен один кондер на 47мкФ. Про развязки диодами я интуитивно догадывался, но как их поставить не понял.

А в первый момент после включения он будет изо всех сил пытаться зарядить огромную емкость на выходе, 1000мкФ, и ток в это время будет максимально возможный.

Осциллограф на канале -12В с отрезанной нагрузкой показывает, что ШИМ имеет очень маленькую скважность ‹0.1. Осциллограмма прилеплена. Заряда конденсатора явно не происходит, а заряд который накопился "утекает" в преобразователь +5. Безрезультатно уменьшал кондер 1000мкФ вплоть до 47мкФ. Повторю, что все опыты БЕЗ нагрузки вообще.

Еще опыты:
-подтянул к питанию ногу включения канала -12 и канал +5 стартавал, затем опустил ногу на землю и оба канала заткнулись.
-Поставил на выходе длинной линии регулятор тока из кренки настроенный на 100мА. В итоге в линии напряжение 9В, ток 100мА, а на входе микросхем ~3 B.