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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Schaltregler MC34063 Dimensionierungsprobleme


Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

ich bin gerade dabei mir einen Schaltregler zu bauen, Eingang ca. 24-30V 
Ausgang ca. 400V Last max 22mA.
Leider funktioniert meine Schaltung nicht so richtig. Die 
Ausgangsspannung wird im Leerlauf nur auf etwa 300V Aufgepumpt, unter 
Last (dicke 5W Widerstände zum Test) bricht die Spannung auf 170-180V 
ein.
Ich habe im Datenblatt des MC34063 leider keine Angabe zum Duty-Cycle 
gefunden, der ist doch so weit ich weiß fest beim 34063 oder?

Als Drossel eine 1M L-Pisr von Reichelt, als FET einen der 600V Verträgt 
in kombi mit einer Superschnellen Diode im TO220 Gehäuse die die 
Gleichrichtung besorgt. Leider soweit keine Anständige Funktion. Wenn 
ich eine kleinere Drosselspule verwende will komme ich mit der Spannung 
nicht so hoch.
Die Ansteuerung des FETs ist ok, mittels Push-Pull Transistorstufe, die 
Flanken am Gate sind schon steil, habe mit Oszi nachgemessen. 
Gatespannung wird auf 15V begrenzt. Momentan ist ein IRF840 drin als 
Testfet, später will ich dann einen nehmen der die 600V verträgt. Falls 
jemand einen weiß den es bei reichelt gibt, immer her mit der 
Bezeichnung dann muss ich nicht extra bei Farnell bestellen. :)
Der Schaltregler ist anständig Abgeblockt mit Elkos und 100nF 
Keramik-Cs.

Ich meine irgendwo hier mal gelesen zu haben dass man mit dem NE555 sich 
ebenfalls eine Art schaltregler bauen kann. Wie geht das, bzw. gibts 
Links dafür?
Meine Schaltung mit dem MC34063 ist nach der Step-Up Schaltung von 
www.Stefan-kneller.de (unter Nixiuhr schauen) aufgebaut. 200V bekomme 
ich Problemlos, nur ab 300 ist Schluss. Spannungsteiler des 
Feedback-Pins habe ich geändert daran liegts nicht.
Ich möchte diese Spannung mit einen Step-Up-Schaltregler erstellen, 
damit ich Induktivitäten "von der Stange" nehmen kann und nicht selber 
Trafos wickeln muss.
Kann es sein dass durch die hohe Induktivität in der ON-Zeit nicht genug 
Strom durch die Spule rennt? Die Schaltfrequenz beträgt ca. 22KHz, wenn 
ich höher gehe wird die Ausgangsspannung niedriger.

Für Tips bin ich gerne Dankbar. :=
Martin

Autor: A. K. (prx)
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Martin wrote:

> Ich habe im Datenblatt des MC34063 leider keine Angabe zum Duty-Cycle
> gefunden, der ist doch so weit ich weiß fest beim 34063 oder?

Bei dem ist de fakto garnix wirklich fest. Wobei in dieser Betriebsart 
immerhin die Frequenz feststeht, solange die Strombegrenzung nicht 
zuschlägt. Aber richtig ist, dass das Tastverhältnis begrenzt ist. Was 
hier eine Rolle spielt.

Was interessanterweise nirgends in Datasheet und AN steht: Wenn das 
Spannungsverhältnis jenseits von ca. 7:1 liegt, dann ist die berechnete 
Induktivität als idealisierte Obergrenze zu betrachten! Eine zu grosse 
Induktivität begrenzt die Leistung. Während man also bei "normalen" 
Spannungsverhältnissen die Spule eher überdimensioniert muss man hier 
unterdimensionieren.

Den Grund dafür hast du schon selber ermittelt.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Die Drossel ist nun mal das Herzstück eines SMPS...

Hast du mal nachgerechnet, ob die überhaupt ok ist?

Dazu reicht es nicht aus, die Induktivität zu kennen, sondern die 
Drossel bzw. der Luftspalt muss auch die Energie speichern können.

Der MC34063 ist etwas unflexibel was den Duty angeht; er geht AFAIK 
nicht über 85% oder so. Aber gerade wenn du ne hohe Spannung willst muss 
der Duty größer werden können.

Daher verwende ich für solche Dinge nen current boosted boost converter. 
Handelsübliche Drosseln sind da dünn gesät, ich hab also selber 
geklöppelt. Testweise komm ich damit bis ca. 1800V, danach machten die 
Dioden schlapp  -- allerdings nicht bei 22mA, das ist ja nicht ganz 
wenig.

Momentaner Aufbau wie im Anhang skizziert. Ist zwar nicht Stand der 
Kunst, aber für nen Bastler wie mich taugt's allemal :-)

...und die Schaltung macht -700V, aber +700V sind natürlich noch 
komfortabler. Kondensatoren sind von F&T.

Autor: Martin (Gast)
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Hallo,

könntest du mir genau erklären was der unterschied eines "current 
boosted boost converter" gegenüber MC34063 ist?

Gibt es fertige ICs dafür?

Das man die Speicherdrossel beim überschreiten des 7:1 Verhältnisses 
kleiner machen muss war mir bis jetzt nicht bekannt ich dachte immer der 
Berechnete wert sei das minimum... :)
Wenn es mehr infos dazu gibt immer her damit, ich fange mit der 
Schaltreglersache eben erst an. Step-Down war bis jetzt kein Problem, 
aber Step-Up mit solchen hohen Spannungen sind neuland für mich.

Martin

Autor: Martin (Gast)
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Nachtrag:

@gjlayde,
warum sind deine Drossel mit Mittelanzapfung versehen? Könnte das so ein 
Ähnliches Prinzip wie das eines Spartrafos sein? Könntest du mir dies 
genauer Erklären wie das funktioniert?

Martin

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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Martin wrote:
> Nachtrag:
>
> @gjlayde,
> warum sind deine Drossel mit Mittelanzapfung versehen? Könnte das so ein
> Ähnliches Prinzip wie das eines Spartrafos sein? Könntest du mir dies
> genauer Erklären wie das funktioniert?

Sorry, ist natürlich kein current boost sondern ein voltage boost.

Die Spannung am Ausgang der Drossel wird durch die zweite Windung 
erhöht, indem sie zur Spannung in Windung #1 hinzukommt. Das ist der 
voltage boost: Die Spannung wird größer, der Strom dafür kleiner. Wie 
beim Trafo.

Der Vorteil gegenüber einem Flyback (Sperrwandler) sind kleinere 
Streufelder, und daher brauch ich auch kein Snubber.

Durch den voltage boost stehen am Schalttransistor keine so hohen 
Spannungen an, der Duty berechnet sich aber genauso wie für einen 
normalen Aufwärtswandler: Für den nicht-lückenden Betrieb, den man ja 
anstrebt, ist er im wesentlichen

Als µC hatte ich auch einen MC34063 im Einsatz, hab den aber wegen 
seines festen bzw. bei 5/6 begrenzten Duty durch den frei 
programmierbaren µC ersetzt. Ansonsten denke ich, daß es jeder normale 
SMPS-Controller auch tut, er sieht ja nix von dem Boost. Je höher das 
Spannungsverhältnis ist, desto größer ist natürlich auch der Hebel auf 
den Feedback, d.h. die Regelung wird schwieriger bzw. ungenauer.


Johann

Autor: A. K. (prx)
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Johann L. wrote:

> Der MC34063 ist etwas unflexibel was den Duty angeht; er geht AFAIK
> nicht über 85% oder so. Aber gerade wenn du ne hohe Spannung willst muss
> der Duty größer werden können.

Nur wenn du lückenden Betrieb vermeiden willst. Wenn du mit dem MC über 
dessen inhärentes Tastverhältnis hinaus gehst, dann steigt das 
Tastverhältnis bezogen auf den fliessenden Spulenstrom zwar noch an, 
aber dazwischen entstehen Pausen mit I=0.

Da in dieser Betriebsart die pro Zyklus übertragene Energie umgekehrt 
proportional zur Induktivität ist, und die Frequenz konstant, sinkt die 
übertragene Leistung mit steigender Induktivität. Irgendwann langt's 
nicht mehr und die Ausgangsspannung bricht ein.

Dass lückender Betrieb Nebeneffekte wie parasitäre hochfrequente 
Schwingungen haben kann, ist klar und unschön. Aber der MC ist halt 
schön billig, wenn man nur wenig Strom braucht.

Autor: Johann L. (gjlayde) Benutzerseite
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A. K. wrote:
> Johann L. wrote:
>
>> Der MC34063 ist etwas unflexibel was den Duty angeht; er geht AFAIK
>> nicht über 85% oder so. Aber gerade wenn du ne hohe Spannung willst muss
>> der Duty größer werden können.
>
> Nur wenn du lückenden Betrieb vermeiden willst. Wenn du mit dem MC über
> dessen inhärentes Tastverhältnis hinaus gehst, dann steigt das
> Tastverhältnis bezogen auf den fliessenden Spulenstrom zwar noch an,
> aber dazwischen entstehen Pausen mit I=0.

Gerade die will man vermeiden. In dem Moment, wo der Strom auf 0 
runterklatscht, gibt's ne recht "harten" Aufschlag und die parasitären 
Schwingkreise fangen mächtig an zu klingeln, zB Induktivität mit 
FET-Kapazität. Das erhöht zum einen die Verluste, zum werden die eh 
schon durch die Schalterei erzeugten Störungen noch größer.

Johann

Autor: A. K. (prx)
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Ich weiss. Nur ist lückender Betrieb beim MC geradezu der Normalzustand, 
auch bei kleinem Verhältnis tritt der als normaler Betriebszustand 
intermittierend auf. Zusammen mit einer Stör/Regelfrequenz die weit 
unter der Schaltfrequenz liegt.

Kurz: Der MC ist eigentlich Mist, egal wobei. Wenn man ihn verwendet, 
dann trotzdem.

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