[LDO] Από +3.8V σε +3V παρουσιάζει πτώση τάσης στην έξοδο

[The_Control_Theory]

Εφτιαξα το παρακάτω κύκλωμα και παρατηρώ ότι υπάρχει πτώση τάσης στην έξοδο όταν τροφοδοτώ έναν μικροελεγκτή atmega1284P.
Το κύκλωμα βασίζεται στο MCP1802T-3002IO το οποίο είναι ένα LDO.

Schematic.PNG PCB.PNG

1. Η πτώση τάσης του LDO σύμφωνα με το datasheet(εισόδου-εξόδου) είναι 200mV κάτι που το άλμα από 3.8V σε 3V = 800mV υπερκαλύπτει. Μετρημένο με το πολύμετρο.
2. Όταν τροφοδοτώ τον atmega1284P έχω και πτώση τάσης στην έξοδο. Από +3V που θα έπρεπε να έχει σε 2V περίπου.
3. Με άλλο τροφοδοτικό( πχ lm7805 στα +5V ) ο atmega1284P λειτουργεί μιά χαρά.
4. Επίσης δεν τραβάω περισσότερα από 300mA που μπορεί να δώσει. Το μέτρησα με το πολύμετρό μου.
5. Αν όμως τροφοδοτήσω έναν atmega328P με το LDO τότε δεν παρατηρώ πτώση τάσης.
   
6. Οι πυκνωτές είναι κεραμικού τύπου smd 0805 κι όχι ηλεκτρολυτικοί αλλά στο datasheet τέτοιους αναφέρει ότι πρέπει να χρησιμοποιήσω.

Δεν έχω παλμογράφο να δώ κάτι άλλο και δεν μπορώ να βρώ γιατί συμβαίνει αυτό.
Βραχυκύκλωμα δεν έχω πουθενά στις συνδεσμολογίες μου τις έλεγξα μία μία.

Μήπως κάτι μου διαφεύγει από το datasheet? Του LDO ή του Atmega1284P?
Μήπως φταίει που βάζω μανό για τα νύχια στα PCB για να μην σκουριάζουν οι διάδρομοι και γίνεται κανένα μικροβραχυκύκλωμα?

Αυτά.

[tasosmos]

Απο που προερχονται τα +3.8V;
Μηπως δεν ειναι καλα σταθεροποιημενο αυτο το τροφοδοτικο;
Ποσο ρευμα τραβας οταν παει η εξοδος στα 2V και ποσο ρευμα τραβαει στην αλλη περιπτωση που δουλευει κανονικα;

Παντως το συγκεκριμενο regulator προσωπικα θα το απεφευγα, λεει μεν 300mA ρευμα εξοδου και 200mV dropout (typical κι οχι max συμφωνα με τον πινακα σελ.3) αλλα στις χαρακτηριστικες που δινουν (Σελ. 6-7) παρουσιαζουν καμπυλες μεχρι 150mA ρευμα και γενικοτερα διακρινεται μια... δημιουργικη ασαφεια στο datasheet.

[GeorgeVita]

http://www.microchip.com/wwwproducts...roduct=MCP1802
Typical Dropout Voltage @ Max. lout (mV) 800

Οπως αναφέρει ο Τάσος, το datasheet έχει καμπύλες για τα ρεύματα που προορίζεται ο σταθεροποιητής και όχι για τα μέγιστα όρια, αλλά στη βασική σελίδα του προϊόντος δίνει το στοιχείο που μας ενδιαφέρει: σε ρεύμα 300mA η πτώση τάσης επάνω στο MCP1802 είναι 800mV

http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/22053C.pdf
4.2 Overcurrent
The MCP1802 internal circuitry monitors the amount of current flowing through the P-Channel pass transistor. In the event that the load current reaches the current limiter level of 380 mA (typical), the current limiter circuit will operate and the output voltage will drop. As the output voltage drops, the internal current foldback circuit will further reduce the output voltage causing the output current to decrease. When the output is shorted, a typical output current of 50 mA flows.

Η συμπεριφορά του σταθεροποιητή σε υπερφόρτωση είναι όπως την περιγράφει ο Tedi: ο εσωτερικός περιοριστής ρεύματος θα μειώσει την τάση εξόδου

Επίσης δεν τραβάω περισσότερα από 300mA που μπορεί να δώσει. Το μέτρησα με το πολύμετρό μου.

Παρ' όλα αυτά, η μέτρηση μικρών ρευμάτων σε χαμηλές τάσεις είναι δύσκολη υπόθεση για τα περισσότερα πολύμετρα. Φαντάζομαι ότι ο Tedi θα χρησιμοποιεί κάποιο φορητό πολύμετρο και ίσως κάνει τη μέτρηση στην μικρή κλίμακα. Σε κάθε περίπτωση, η εσωτερική αντίσταση βραχυκύκλωσης του πολυμέτρου μαζί με τα καλώδια συνδέσεων είναι μια υπολογίσιμη αντίσταση που θα μπει σε σειρά με το μετρούμενο κύκλωμα και λόγω της χαμηλής τάσης τροφοδοσίας θα επηρεάσει τη μέτρηση. Το κύκλωμα θα λειτουργήσει με χαμηλότερη τάση τροφοδοσίας (λόγω της εν σειρά συνδεδεμένης αντίστασης) και θα καταναλώσει λιγότερο ρεύμα. Σε κανονικές συνθήκες μπορεί να έχουμε την υπερφόρτωση του σταθεροποιητή που περιγράφεται παραπάνω.

http://www.fluke.com/fluke/uses/comu.../burdenvoltage
So how much effect does the current shunt present? There is a little used specification in the user manual that can help you figure that out it's called Burden Voltage, and once you know how to use the information, you can make corrections to your measurements to compensate for the effect.

In the case of the 87V which I mentioned earlier, the burden voltage for the 400 mA range is typically 1.8 mV/mA. What that means is that if we're reading 1 ma, there will be 1.8 mV drop across the terminals of the meter, and if we're reading 300 mA, there will be roughly 0.54 volts drop across the terminals.

Στο παραπάνω τεχνικό σημείωμα της FLUKE, περιγράφουν το πρόβλημα της λανθασμένης μέτρησης ρεύματος σε κύκλωμα πολύ χαμηλής τάσης. Εκεί, ένα φορητό πολύμετρο αξίας €400 (FLUKE 87V) μπορεί να "προσφέρει" πτώση τάσης 0.54V από τα 3V της τροφοδοσίας.

Μια μέτρια λύση για να πάρουμε μετρήσεις χαμηλών ρευμάτων σε μικρές τάσεις είναι η χρήση της μεγάλης κλίμακας μέτρησης ρεύματος (3A/10A/20A). Εκεί, η αντίσταση βραχυκυκλώσεως είναι της τάξης των 0.1Ω.

Βέβαια, στη συγκεκριμένη περίπτωση το πρόβλημα μπορεί να δημιουργείται και από κάτι άλλο, αλλά για γα να βγει ένα συμπέρασμα πρέπει πρώτα να είμαστε σίγουροι για τις μετρήσεις μας.

[dog80]

........

+1

Εδώ βοηθά να έχεις ένα καλό πολύμετρο με 4,5 ή παραπάνω ψηφία, οπότε να κάνεις τη μέτρηση στην κλίμακα των 10 Amp

[The_Control_Theory]

To MCP1802 βγαίνει σε πολλά σχέδια. Το δικό μου βγάζει στην έξοδο +3V.

Απο που προερχονται τα +3.8V;
Μηπως δεν ειναι καλα σταθεροποιημενο αυτο το τροφοδοτικο;

Επίσης στο τροφοδοτικό των 3.9V είναι δοκιμασμένο μέχρι φορτίο 2A και μένει σταθερό στα 3.9V οπότε δεν νομίζω να έχει πρόβλημα.

+1

Εδώ βοηθά να έχεις ένα καλό πολύμετρο με 4,5 ή παραπάνω ψηφία, οπότε να κάνεις τη μέτρηση στην κλίμακα των 10 Amp

Ποσο ρευμα τραβας οταν παει η εξοδος στα 2V και ποσο ρευμα τραβαει στην αλλη περιπτωση που δουλευει κανονικα;

Το έκανα μόλις...
Μετρήσεις:

Με MCP1802T
Iπριν το LDO=1mA Iμετά το LDO=0.22mA και Vout=2.2V. Αντί για 3V
Vin απο άλλο τροφοδοτικό=3.9V

Χωρίς το MCP1802T κατευθείαν από τα 3.9V
I=8.7mA και V=3.9V.

Με βάση τις παραπάνω μετρήσεις δεν μπορώ να καταλάβω την πτώση τάσης αλλά και όπως παρατήρησα τώρα καλύτερα την μείωση του ρεύματος.
Στα 3.9V τραβάει συνολικά 8,7mA ενώ στα 3V συνολικά 1mA?? Περίεργο. Μόνη εξήγηση είναι να μην φτάνει η τάση για να λειτουργήσει ο μικροελεγκτής και έτσι δεν ζητάει περισσότερο ρεύμα.

Μακάρι να είχα έναν παλμογράφο!

[dog80]

Με MCP1802T
Iπριν το LDO=1mA Iμετά το LDO=0.22mA και Vout=2.2V. Αντί για 3V
Vin απο άλλο τροφοδοτικό=3.9V

1) Τι τροφοδοτείς κατα το πείραμα? Με φορτίο μικρότερο του 1 mA πιθανόν να μήν μπορεί να δουλέψει σωστά. Βάλε παράλληλα με το φορτίο μία κατάλληλη αντίσταση ωστε η κατανάλωση να ανέβει κατα μερικά mA

2)Το ρεύμα που μπαίνει στο ldo πρέπει πρακτικά να είναι ίδιο με το ρεύμα που βγαίνει (μείον μερικά μΑ για το ρεύμα ελέγχου προς τη γείωση).

Εδώ έχεις μια διαφορά της τάξης των 800μΑ, στο datasheet λέει οτι το ρεύμα ελέγχου (GND current) είναι μέχρι 70-80μΑ.

Δύο ενδεχόμενα υπάρχουν εδώ, ή όντως περνά τόσο ρεύμα προς τη γείωση, οπότε το ολοκληρωμένο είναι προβληματικό, ή η έξοδος ταλαντώνει και μπερδεύει το πολύμετρο.


Ή ταλαντώνει ή είναι καμμένο το ολοκληρωμένο

[tasosmos]

Δεδομενου οτι το ρευμα ειναι πολυ μικρο για να φτανει σε περιορισμο ρευματος δεν μπορει να οφειλεται εκει η πτωση τασης που εχεις στην εξοδο.

Ο AVR δουλευει και στα 1,8V οποτε δεν υπαρχει περιπτωση να μην ξεκιναει.
Ομως οσο μειωνεται η ταση λειτουργιας μειωνεται αντιστοιχα και η καταναλωση (υπαρχουν λεπτομερειες στο datasheet προς το τελος) οποτε πιθανον να οφειλεται εκει αυτη η διαφορα.

Δοκιμασε οπως λεει κι ο Γιαννης να βαλεις μια αντισταση η κανα λεντακι στα +3V, πιθανον να θελει ελαχιστο φορτιο για να σταθεροποιησει (αν και δεν θυμαμαι να ειδα κατι σχετικο στο datasheet αλλα δεν νομιζω οτι ειναι αξιο εμπιστοσυνης μετα τα παραπανω που ειδαμε).
Επισης δοκιμασε να προσθεσεις καναν πυκνωτη 10μF ακομα και δες μηπως υπαρξει διαφοροποιηση.
Τελος ισως να υπαρχουν παρασιτικες αντιστασεις απο την επικαλυψη με βερνικι που εχεις βαλει και δημιουργουν διαφορα περιεργα. Καλο ειναι να αποφευγεις μη-ειδικα βερνικια κλπ γιατι δεν ξερεις τι συνθεση εχουν κλπ.

Τα εξαρτηματα που χρησιμοποιεις ειναι ολα απο αξιοπιστες πηγες;

[GeorgeVita]

Μετρήσεις:
... 1mA ... 0.22mA

ΜΕ ΤΙ ΜΕΤΡΑΣ ΑΥΤΑ ΤΑ ΡΕΥΜΑΤΑ;
Με πολύμετρο ... "του δρόμου";

[petros58]

Νομίζω πως πρέπει να έχει τουλάχιστον 2V διαφορά στο input/output voltage, o συγκεκριμένος ρυθμίζει αυτόματα την έξοδο "A portion of the LDO output voltage is fed back to the internal error amplifier and compared with the precision internal bandgap reference. The error amplifier output will adjust the amount of current that flows through the P-Channel pass transistor, thus regulating the outputvoltage to the desired value." Δοκίμασε 5V στην είσοδο...............

[GeorgeVita]

Εμπλούτισα το σχόλιο #3 για όποιον δυσκολεύεται με τα αγγλικά των datasheets.

Για να φύγουμε από τον προβληματισμό των μετρήσεων προτείνω δοκιμή του κυκλώματος σταθεροποίησης με φορτίο απλές αντιστάσεις.
Τροφοδοτείς με τάση 3.9V το σταθεροποιητή και στην έξοδο τοποθετείς 3x παράλληλες αντιστάσεις των 33Ω.
Με συνολικό φορτίο 11Ω, το ρεύμα σε τάση εξόδου 3V θα είναι 272mA.
Μετράς τις τάσεις εισόδου-εξόδου και βγάζουμε συμπεράσματα.

edit: τυγχάνει να έχω MCP1700T-2802E (2.8V) σε SOT23 και δεν μπόρεσα να αντισταθώ σε μια δοκιμή!
MCP1700_tst.jpg

Στη σελίδα του προϊόντος αναφέρει:
Typical Dropout Voltage @ Max. lout = 300mV
και Very Low Dropout Voltage (178 mV at full load)

Με φορτίο 13Ω, δηλαδή κατανάλωση περίπου 219mA, μέτρησα:

α. τροφοδοσία 3V -> dropout=223mV (τάση εξόδου με σφάλμα -0.3%)
MCP1700_3Vin.jpg


β. τροφοδοσία 5V (τάση εξόδου με σφάλμα +0.9%)
MCP1700_5Vin.jpg


γ. την πτώση τάσης του datasheet (Vdropout=178mV) με φορτίο 220mA την παρουσιάζει όταν τροφοδοτηθεί από 2.88V οπότε η τάση στην έξοδο είναι περίπου 2.70V (σφάλμα -4%)