关于5V转3.3V的LDO输出电压,运行时上浮的疑惑

ID:728915 · 发表于 2024-6-25 21:45

进行单板测试，然后发现3.3V电压波形上浮，运行纹波>300mV，简直有点不敢相信。
测试步骤：
1】3.3V空载时，电压3.3V左右，纹波17mV都还正常；
51hei图片_20240625205050.jpg

2】a. 5V（5V作为转3.3V的前级电源）电源波形，符合基本要求，运行时电压波动150mV，纹波75mV左右；未贴出；
b. 3.3V运行，运行时，电压上浮（上浮，开始我没注意，后面回过头来发现有点怪）；对应的纹波波形没有贴出，超过200mV了。
51hei图片_20240625204619.jpg

3】原理图及PCB，其中没有钽电容；（原理图中，R（增焊）/51R 为我后面的测试操作，不是出现异常时就有的；PCB中没有）
51hei图片_20240625204613.jpg

4】测试过程：（3.3V负载，MCU（HC32F460）全额满打满算500mA，也不会超过700mA；LDO设计是使用1A的）
0.输入电压：5V，电压和纹波都没问题；
1.输入电容：在原理图电路基础上，加大输入电容(贴片)，至100uF、200uF；效果略有改善，但不符合基本要求；
2.输出电容：在原理图电路基础上，加大输出电容（贴片，非钽电容），至100uF、200uF；效果略有改善，但不符合基本要求；
3.输入、输出电容：在原理图电路基础上，同时加大输入、输出电容（贴片，非钽电容），至100uF、200uF；效果有一些改善，但还是不符合基本要求，纹波>80mV；
4.输出钽电容：在原理图电路基础上，将原输出电容，换成钽电容10uF、2个10uF钽电容并联，没有效果；
5.LDO芯片：在原理图电路基础上，将3.3VLDO，换成另一种3.3V LDO/SOT223封装（丝印不一样）、3.3V LDO/SOT-89-3封装；效果未改变；
6.增加负载电阻：3.3V输出，PCB上100nF电容后面，增加负载电阻（51R/2512封装）,波形改善明显，电压基本稳定在3.3V，波动100mV左右，纹波40mV；
（我当时怀疑是LDO负载调整不过来，以至于波动明显、上浮，所以试着给它加一个负载，没想到有效果）
7.输入电源：将原开关电源（24V）换成测试用的台式可调电源（24V）；效果未改变；
8.PCB地：使用导线（约0.5mm2），焊接至24V处的贴片电容旁，没有效果；
9.5V芯片加大：由原来2A的，加大到3A；没有效果；
10.新买LDO测试：立创上新买AMS1117-3.3/1.3V@(1A)/SOT-223/UMW(友台半导体)，打算到货后再测试验证一下，芯片有没有搞混；

5】所以我有点懵，LDO的纹波，按理会比较小，即使前面有1000mV的纹波，LDO纹波抑制比在50-60dB，输出纹波也会比较小；
因此，想请教各位大佬，有没有遇到类似的情况，或宝贵见解。

感谢大家！

ID:401564 · 发表于 2024-6-25 23:10

1,先看你前面是不是DC-DC出来的5V,如果是,感觉你的地线太敷得太满了,地线不能直接敷铜了事的
2,输出电压波动先看一下稳压芯片的规格书,超出规格书了,大多数的情况是自身的原因
3,看起来有点像DC-DC的反馈电阻好像离芯片有点远了,而且,电容和电阻的位置反了,就是这个 51hei截图20240625230847.png

以上观点是个人经验分析,只作参考,不一定是对的

ID:466250 · 发表于 2024-6-26 01:23

大部分品牌动态响应差，输出接100uf电容或以上才会改善，也可以更换其他品牌。
输出仅有10uf电容时，能高速动态响应的ldo不多。

ID:1079566 · 发表于 2024-6-26 08:20

有些芯片, 有最小负载电流. 当此条件没有达到时, 稳压指标比较差.
1117的最小负载电流是5~10mA

如果输入供电是开关电源, 有高频纹波, 普通LDO对此抑制能力比较差, 1117在120HZ时纹波抑制比是60dB左右,20khz可能不到20dB.

有高频纹波抵制能力比较强的芯片，国产的也有．可以做到10khz 60db, 100khz 40db
便宜的有,TLV70233 ,RT9058-33 要好于多年前的旧产品. 还有更好一些的,会贵不少.

ID:118322 · 发表于 2024-6-26 08:39

1117输出要用钽电容，看原理图用的陶瓷电容，纹波就会很大，可以用SPX1117或者LD1117，规格书写了可以用陶瓷电容。

ID:384109 · 发表于 2024-6-26 09:09

查查5V的电路是否正确，3V3的负载具体多少，是不是太重了

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:04

Y_G_G 发表于 2024-6-25 23:10
1,先看你前面是不是DC-DC出来的5V,如果是,感觉你的地线太敷得太满了,地线不能直接敷铜了事的
2,输出电压波 ...

DCDC出来是5V，电压波形何纹波都没什么问题。地线不能铺太满，哈，为啥？

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:06

蓝蓝小星星发表于 2024-6-26 01:23
大部分品牌动态响应差，输出接100uf电容或以上才会改善，也可以更换其他品牌。
输出仅有10uf电容时，能高 ...

我接100uF的输出电容,是会好一些，但有限，纹波也会超80mV。

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:10

ZSJM 发表于 2024-6-26 08:20
有些芯片, 有最小负载电流. 当此条件没有达到时, 稳压指标比较差.
1117的最小负载电流是5~10mA

最小负载电流，还真没注意，芯片手册真没注意这个。明天友台半导体1117的LDO芯片到了，我再仔细对比下。
高频纹波吗，是开关电源提供24V的，然后DCDC转12V，DCDC 12V转5V。

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:11

ohshit 发表于 2024-6-26 08:39
1117输出要用钽电容，看原理图用的陶瓷电容，纹波就会很大，可以用SPX1117或者LD1117，规格书写了可以用陶 ...

我试了钽电容，将原输出电容，换成钽电容10uF、2个10uF钽电容并联，但也没有效果。

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:18

人中狼发表于 2024-6-26 09:09
查查5V的电路是否正确，3V3的负载具体多少，是不是太重了

5V电压波形和纹波都是符合要求的，3.3V不算MCU，全额不超过200mA（实际用的50mA不到），MCU全额算500mA（实际上不可能）;

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 18:43

ZSJM 发表于 2024-6-26 08:20
有些芯片, 有最小负载电流. 当此条件没有达到时, 稳压指标比较差.
1117的最小负载电流是5~10mA

我刚刚去看了AMS的手册，确实有最小负载电流说法5-10mA，友台的就没有。看来以后还是尽量找 “老厂家”的手册看看。

ID:123289 · 发表于 2024-6-26 19:21

原因：5V电源是开关电源的输出。

ID:123289 · 发表于 2024-6-26 19:23

原因二：示波器的接地点，选择的不合理。

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 22:43

yzwzfyz 发表于 2024-6-26 19:23
原因二：示波器的接地点，选择的不合理。

是DCDC输出5V，不是直接开关电源；纹波用的接地探针，测的3.3V输出电容100nF两端。从贴出的纹波波形来看，没有因为接地过远，或者接地线过长引起的干扰、杂波。

ID:401564 · 发表于 2024-6-26 22:48

我，菜鸡发表于 2024-6-26 18:04
DCDC出来是5V，电压波形何纹波都没什么问题。地线不能铺太满，哈，为啥？

DCDC地线和反馈线有严格的规则,不能先布其它的线,留下地线,最后duang duang敷铜,一个顶层,一个底层了事,这是不行的
原因嘛,百度一下数字地和模拟地为什么要分开就知道了
你可以先看一下这个DCDC芯片的规格书,一般里面都会有布线指导的,或者是元件和布线直接按规格书里的来画

ID:728915 · 发表于 2024-6-26 23:56

Y_G_G 发表于 2024-6-26 22:48
DCDC地线和反馈线有严格的规则,不能先布其它的线,留下地线,最后duang duang敷铜,一个顶层,一个底层了 ...

噢，这个啊；一般的推荐布局，都是大面积连续地，反馈信号为了不分割地，会打过孔缩短距离。唉，说起这个，之前画的时候追求连续地，信号反馈被领导点了；后来提高反馈信号的优先级，又被领导点没按推荐布局。。。好像都是小电流，也没出啥问题，所以我都有点纳闷了，虽然矛盾，但都没啥事，

ID:384109 · 发表于 2024-6-27 07:38

去掉C17试试，另外增加51R电阻有改善，就是说原3V3负载小于51R，查查3V3的后端电路

ID:401564 · 发表于 2024-6-27 09:28

我，菜鸡发表于 2024-6-26 23:56
噢，这个啊；一般的推荐布局，都是大面积连续地，反馈信号为了不分割地，会打过孔缩短距离。唉，说起这个 ...

你可以一步一步的分开找问题
先把DCDC部分的芯片取下来,直接用USB或者是其它的5V直接供电,先排除DCDC的问题,或者是先把反馈电阻那的电阻和电容位置换一下,试一下
能不能解决问题不知道,但首先得是把一个个可能性先排除

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