Finished the body of the rapport

This commit is contained in:
2025-12-05 19:55:52 +01:00
parent 3e2cd879a0
commit 98841a1e02
5 changed files with 140 additions and 112 deletions

250
TP1.md
View File

@@ -348,144 +348,139 @@ Cela se traduit par une coupure de la décharge alors que au repos la batterie e
Ici on vient tester le boost 5V avec une batterie chargée à 3V (ce qui avec notre watcher fonctionnel n'est pas possible)
![Graphique](./graphs/Boost3v.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BoostVD3V.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/Boost3Vdrop.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BosstEff3V.png "IBOM_HTML")
On peut voir qu'on a une sacré différence d'efficience entre 100mA et 300-400mA
On peut voir que l'efficience est assez basse quand la tension de la batterie est faible et la charge aussi
Ov*OA/((vbat*IA)/100) = efficience
4.93*0.047/((3*0.105)/100) = 73.55%
Ensuite on vient la tester à sa tension nominale
La c'est les mesures avec une batterie à tension nominale
![Graphique](./graphs/BoostVD37V.png "IBOM_HTML")
InputV;InputLoad;OutputV;OutputLoad;Noise
3.7;100;4.930;47;700
3.7;150;4.926;84;700
3.7;200;4.922;121;750
3.7;251;4.917;156;850
3.7;306;4.91;194;880
3.7;352;4.9;225;917
3.7;401;4.888;257;1000
3.7;455;4.869;293;1100
3.7;509;4.850;328;1200
![Graphique](./graphs/BoostEff37V.png "IBOM_HTML")
La on voit que l'efficience est encore pire sur les faibles charges (<200ma)
Ensuite on peut tester avec une batterie chargée
4.2 Batterie chargée
4.2;100;4.929;78;700
4.2;150;4.922;118;767
4.2;202;4.918;161;800
4.2;250;4.913;200;850
4.2;300;4.906;237;850
4.2;355;4.890;280;950
4.2;405;4.879;319;1000
4.2;455;4.860;356;1100
4.2;501;4.844;391;1200
![Graphique](./graphs/BoostVD42V.png "IBOM_HTML")
Mesures avec la charge active
![Graphique](./graphs/BoostEff42V.png "IBOM_HTML")
5V
Et la on voit que l'efficience n'a plus rien à voir. On ne déscend pas en dessous de 90% quelque soit la charge.
4.2;130;4.933;100
4.2;253;4.918;200
4.2;382;4.896;300
4.2;513;4.855;400
4.2;647;4.806;500
4.2;791;4.772;600
3.7;174;4.933;100
3.7;317;4.916;200
3.7;440;4.880;300
3.7;594;4.823;400
3.7;758;4.775;500
3.0;200;4.936;100
3.0;383;4.903;200
3.0;579;4.843;300
3.0;795;4.780;400
On peut donc conclure que ce Boost propose un certain voltage drop mais qui ne change pas selon la tension de la batterie.
En revanche on peut voir que clairement l'efficience change énormément selon la tension de la batterie. Quand la batterie est complètement chargée l'efficience est excellente mais dès qu'elle descend si on ne demande pas beaucoup d'effort au Boost l'efficience dégringole.
En voyant ca, si je devais faire un autre chargeur j'irais peut-être chercher vers un autre modèle.
En plus je n'ai pas graphé le bruit car les valeurs objective sont inutilisable, mais on avait un bruit qui pouvait vraiment monter selon la charge sur le boost :
![Graphique](./graphs/BoostBr37.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BoostBr42.png "IBOM_HTML")
Comme j'en parle dans la rubrique bruit, les chiffres en eux mêmes sont sûrement surestimés, les valeurs sont quand mêmes énormes et augmentent significativement avec la charge sur le composant.
Donc au choix, si la batterie n'est pas chargée soit on gaspille de l'énergie soit on crée un max de bruit.
##### Secondes mesures
Je suis revenu un autre jour pour mesurer à nouveau mon circuit et le pousser un peu plus.
J'ai utilisé la charge active plutôt que la resistance variable pour avoir un meilleur contrôle sur ce qui est demandé du PCB. Par la même occasion j'ai branché l'équipement différement en utilisant moins de cables dupont et c'est la que j'ai vu que les mesures de bruit n'avaient rien à voir.
Cela m'a aussi justement permis de pousser un peu plus l'équipement pour voir ce qu'il avait dans le ventre.
![Graphique](./graphs/BoostLimEff42V.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BoostLimEff37V.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BoostLimEff3V.png "IBOM_HTML")
On peut voir qu'ici je n'ai pas hesité à pousser un peu plus pour voir ce que mon PCB pouvait supporter.
Il est visible que malgré le fait que il ne soit prévu que pour 500ma, Il fonctionne pas trop mal au dela et que l'efficience en souffre un petit peu mais pas tant surtout à 4.2V.
Il faudrait faire des tests de longue durée et avec une camera thermique pour avoir une vraie idée concrète. Mais ces tests supplémentaires m'ont permis de voir que j'avais un peu de marge.
#### 3.3V output
3.0
La on va réitèrer l'exercice que l'on a fait avec le Boost en testant les performances du composant avec différents niveaux de tension
InputV;InputLoad;OutputV;OutputLoad;Noise
3.0;99;2.914;74;300
3.0;150;2.866;129;300
3.0;203;2.821;178;300
3.0;251;2.782;228;330
3.0;300;2.743;275;300
3.0;356;2.685;332;300
3.0;400;2.640;379;300
3.0;450;2.601;427;280
3.0;500;2.560;476;260
Ici on teste avec 3V
3.7 Batterie nominale
![Graphique](./graphs/BuckVD3V.png "IBOM_HTML")
InputV;InputLoad;OutputV;OutputLoad;Noise
3.7;100;3.303;72;267
3.7;150;3.302;124;300
3.7;201;3.301;176;300
3.7;255;3.300;230;300
3.7;300;3.301;273;300
3.7;353;3.300;323;300
3.7;403;3.300;371;300
3.7;450;3.300;418;300
3.7;500;3.300;472;300
![Graphique](./graphs/BuckEff3V.png "IBOM_HTML")
La on voit un phénomène très intéressant avec un voltage drop catastrophique.
C'est normal, la batterie êtant en dessous des 3V un buck ne peut pas augmenter cette tension pour monter à 3.3V. Et plus on lui en demande pire c'est car on ajoute à ca le voltage drop lié à la demande de courant.
Avec un watcher fonctionnel, ce cas de figure aussi extrème a peu de chance de se produire, néemoins il est important de noter que si la batterie est presque déchargée, la sortie 3V est à peu près inutilisable.
L'efficience ici n'a pas bien d'intérêt vu que de toute facon la sortie n'est pas à 3.3V
Ensuite on passe au test à 3.7V la tension nominale de la batterie.
![Graphique](./graphs/BuckEff37V.png "IBOM_HTML")
Ici je n'ai pas ajouté le voltage drop car la tension reste presque parfaitement à 3.3V tout le long quelque soit la charge.
On peut voir cependant que l'efficience, un peu comme dans le cas du Boost, commence plutôt bas et remonte petit à petit avec la demande de courant.
4.2 Batterie chargée
InputV;InputLoad;OutputV;OutputLoad;Noise
4.2;100;3.301;114;300
4.2;150;3.300;174;317
4.2;203;3.300;232;300
4.2;250;3.300;286;300
4.2;300;3.300;338;300
4.2;350;3.298;394;300
4.2;400;3.298;447;300
4.2;450;3.296;493;330
4.2;502;3.296;545;300
Finalement le test avec la batterie chargée
Mesures avec meilleur equipement
![Graphique](./graphs/BuckEffi42V.png "IBOM_HTML")
3.0;126;2.927;100
3.0;226;2.845;200
3.0;326;2.759;300
3.0;425;2.675;400
3.0;525;2.585;500
3.0;625;2.473;600
3.0;726;2.329;700
3.7;129;3.335;100
3.7;226;3.335;200
3.7;329;3.335;300
3.7;434;3.333;400
3.7;533;3.328;500
3.7;633;3.323;600
3.7;737;3.126;700
4.2;90;3.333;100
4.2;176;3.333;200
4.2;265;3.333;300
4.2;359;3.331;400
4.2;456;3.330;500
4.2;560;3.333;600
4.2;670;3.329;700
La on a pas le même résultat que avec le boost. On commence avec une bonne efficience, mais on descend petit à petit avec la charge.
Sur le Boost la mesure du bruit est pas la même. Il était notoirement plus bas que le Boost.
Je dirais donc que ce buck n'est pas non plus très efficient en général à moins de tirer pas mal dessus mais qu'il est moins bruyant que le Boost avec pourant deux fois moins de condensateurs sur les sorties.
##### Secondes mesures
Ici aussi je suis revenu à la charge avec un deuxième jour de mesures pour pousser un peu plus loin mon materiel.
![Graphique](./graphs/BuckLimEffi3V.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BuckLimEffi37V.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/BuckLimEffi42V.png "IBOM_HTML")
Ici on peut voir que on peut aussi en demander pas mal plus que les 500ma indiqués sur la datasheet mais que l'efficience prend un coup même avec une batterie bien chargée
#### Test 3: Batterie
#### Test de charge
InputV;InputLoad;OutputV;OutputLoad
-- Start at 50ma. Lower does not work
5;50;4.170;40
5;100;4.150;90
5;200;4.136;190
5;250;4.122;241
5;302;4.105;292
5;350;4.090;340
5;401;4.075;390
5;450;4.060;440
5;475;3.9;465 //Debut du gros voltage drop
5;475;3.5;465
5;475;3.2;465
5;475;2.8;445
5;55;0.1;52 //Debut de la charge profonde
Ici c'est assez intéressant car c'est la chute de tension qui détermine le comportement de notre composant.
![Graphique](./graphs/Charge.png "IBOM_HTML")
![Graphique](./graphs/ChargeVD.png "IBOM_HTML")
Deja, si le retour de tension de la batterie est à 4.2V. La charge s'arrête. On a la led qui s'allume et on ne peut rien tirer.
Au dessus, le voltage drop descend assez pour que la charge commence petit à petit et quand on dépasse les 100mA on peut voir que la charge commence pour de bon.
L'efficience peut atteindre plus de 95% selon les charges.
Mais ce qui est intéressant c'est de voir ce qu'il se passe quand la tension de la "batterie" descend trop bas. Ce qu'il se passe c'est que le chargeur va croire que la batterie est trop dechargée et que elle doit être chargée très doucement.
Et en fait si on essaie d'en demander plus, le chargeur va passer en mode charge profonde et essayer de ressuciter la batterie.
Honnêtement je ne suis pas très satisfait car on arrive pas exactement aux 500mA en sortie batterie. On s'en approche mais si on essaie de trop s'en rapprocher la chute de tension bloque le chargeur en mode protection de la batterie.
Je ne sais honnêtement pas comment je pourrais faire pour règler ce problème.
## Bruit
@@ -496,3 +491,36 @@ C'était globalement impossible d'avoir une valeur de bruit constante et objecti
On peut voir quand même que le Boost est plus bruyant que le Buck. Et c'est cohérent avec le fait que dans la datasheet du boost on nous suggère de doubler mettre des capa en série là ou sur le buck un seul de chaque côté est proposé.
## Conclusion
Je pense que pour conclure on peut rappeler les erreurs que j'ai pu faire pendant ce tp.
### Choix des composants
Les ports USB-C clairement n'étaient pas adaptés. Il n'étaient pas fait pour notre utilisation et sûrement un peu overkill.
Ensuite ce ne sont pas vraiment des erreurs mais des choses que je ferais peut-être autrement. J'aurais peut-être du choisir un meilleur boost et un meilleur charge controller (sous reserve que le problème de chute de tension soit liée au composant et pas simplement à comment je l'utilise)
### Conception du PCB
Clairement l'erreur du footprint m'a beaucoup fait perdre de temps et c'était une erreur vraiment dommage. C'était le footprint le plus simple et je l'ai loupé sûrement pour cause d'innatention.
Mais au moins ca ne devrait plus arriver car je ferai plus attention les prochaines fois.
J'aurais pu mieux marquer quel USB-C est l'input et lequel est l'output car clairement ce n'est pas clair pour une personne qui ne connait pas mon PCB.
Un stencil qui ne couvre pas 100% des pads m'aurait bien aidé au moment de deposer la pâte avant de monter mon PCB également.
### Assemblage
Je dois faire plus attention à l'ordre dans lequel je soude mes gros composants après avoir soudé mes petits composants SMD. Cela m'aurait permis de souder mes grounds sur mes USB-C.
### Mesures
Avoir un protocole plus strict qui minimise au maximum la section de cable que j'utilise et surtout avoir le même protocole de test à chaque session de test pour avoir des résultats comparables.
### En conclusion
Je suis très content du design de mon PCB. Je le trouve beau, compact, il a des features en plus que je trouve cool (ex les leds qui montrent le niveau de charge) et globalement j'en suis quand même fier. J'ai appris beaucoup de choses et je n'attend qu'une chose : en faire d'autres
Merci pour ce cours de CSH

BIN
graphs/BoostBr37.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 15 KiB

BIN
graphs/BoostBr42.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 15 KiB

BIN
graphs/Charge.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 17 KiB

BIN
graphs/ChargeVD.png Normal file

Binary file not shown.

After

Width:  |  Height:  |  Size: 11 KiB