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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MC34063 - Schaltplan, richtig so?


Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo,

ich habe versucht mein -20V und -15V Problem in den Griff zu bekommen 
und mir wurde hier der MC34063 empfohlen.

Ich habe ein Bild mit meinem Schaltplan angehängt, ist der korrekt so?

Zur Erklärung:
Es sollen 5 Spannungen erzeugt werden:
+15V => sehr sauber mit recht geringem ripple
-15V => saubere Gleichspannung, mit relativ geringem ripple
+20V => reicht eine Gleichspannung, keine besonderen Anforderungen
-20V => reicht eine Gleichspannung, keine besonderen Anforderungen
-5V => sehr sauber mit recht geringem ripple

erfüllt meine Schaltung all diese Funktionen?

Auf allen Ebenen soll nie mehr als 100mA gezogen werden.

Hier nochmal das Bild:
http://www.abload.de/img/unbenanntqjbw.jpg

VIELEN DANK!

Autor: ... ... (docean) Benutzerseite
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Bildformate

Sehr sauber schafft nur ein LDO. Also +/-20V erzeugen un ein LDO 
hinter...

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Entschuldigung mit dem Bild.
Werde ich demnächst berücksichtigen.

Ein LDO ist leider nicht machbar wegen der Wärmeentwicklung.
Ich muss mich also auf LC-Glieder versteifen...

Dennoch DANKE für deine Hilfe :)

Autor: Gast (Gast)
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Was ist "sehr sauber mit recht geringem ripple" und "saubere 
Gleichspannung, mit relativ geringem ripple" in Zahlen ausgedrückt?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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C9 und C18 sind falschrum.

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Danke für den Tip mit C9 und C18, wäre mir dann sicher beim 
kontrollieren aufgefallen :)

Ich strebe einen ripple bei -15V und -5V von ca. 50-100mV an.
Bei +15V wollte ich noch darunter liegen, also im Bereich vom 10-50mV.

Es soll erstmal ein Prototyp gefertigt werden, bei dem ich dann die 
SPannungsversorgung unter realen Lastbedingungen testen kann und dann 
entscheiden, ob evtl. noch weitere Maßnahmen ergriffen werden können.

Im Prinzip ging es mir überwiegend erst einmal um die Korrektheit der 
Schaltung und die Machbarkeit. z.B. die Geschichte mit der Ladungspunpe, 
um die -20V zu erreichen. Und ob in der Beschaltung ein Strom von 100mA 
möglich ist bei -20V. Aber auch, ob die anderen Schaltungen richtig 
umgesetzt wurden und ich die Daten im Datenblatt richtig interpretiert 
habe.

Aber vielleicht kann man ja schon mal abschätzen, wie "sauber" die 
Ausgangsspannung werden kann.

VIELEN DANK!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Aber vielleicht kann man ja schon mal abschätzen, wie "sauber" die
> Ausgangsspannung werden kann.
Nein, allein anhand des Schaltplans nicht.
Das kommt zu einem sehr sehr großen Teil auf das Layout und die 
Kondensatortypen an.

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Also bleibt eine Aussage über die FUnktion des Schaltplanes :)
Da reicht ja ein JA oder NEIN, bzw vielleicht noch der eine oder andere 
Hinweis, wie man dies und das besser lösen kann :)

Kondensatoren werden am Ein- und Ausgang alle LowESR Tantal.

VIELEN DANK !!!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Der 34063 ist nicht unbedingt die beste Lösung wenn es um einen geringen 
Ripple geht. Das liegt vor allem daran, dass er keine PWM kann, sondern 
nur komplette Zyklen überspringt. Dies führt dazu, dass der Ausgangselko 
sehr viel größer dimensioniert werden muss als bei einem PWM Regler, da 
die effektive Arbeitsfrequenz durch das Auslassen von Takten im Leerlauf 
schnell auf wenige kHz sinkt.

Autor: A. K. (prx)
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Was für eine Schaltfrequenz hattest du da im Auge? Die 
Timing-Kondensatoren sind mit 19-47pF ungewöhnlich klein.

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Ich hab mir das mit diesem 
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml Design Tool berechnen 
lassen. Eingegeben hatte ich 500kHz.

Eigentlich hatte ich gedacht, das Thema endlich abschließen zu können 
mit meiner Spannungsversorgung, weil mir in anderen Threads genau dieser 
Regler empfohlen wurde.

Nun scheint es aber, sicher nachvollziehbar, dass er nicht das Richtige 
für meine Anwendung ist. Schade.

Gibt es denn geeignete PWM Regler, die dieses Problem umgehen?

VIELEN DANK!!!

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Andreas B. schrieb:
> Ich hab mir das mit diesem
> http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml Design Tool berechnen
> lassen. Eingegeben hatte ich 500kHz.

500kHz ist etwas sehr hoch. Mehr als 100kHz würde ich bei dem 34063 
nicht verwenden wenn es nicht unbedingt sein muss.

> Eigentlich hatte ich gedacht, das Thema endlich abschließen zu können
> mit meiner Spannungsversorgung, weil mir in anderen Threads genau dieser
> Regler empfohlen wurde.

Der 34063 ist halt billig und universell einsetzbar, da er sowohl Stepup 
als auch Stepdown kann.

> Gibt es denn geeignete PWM Regler, die dieses Problem umgehen?

Für die invertierenden könnte man einen LM2574 verwenden.

Autor: A. K. (prx)
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Benedikt K. schrieb:

> 500kHz ist etwas sehr hoch. Mehr als 100kHz würde ich bei dem 34063
> nicht verwenden wenn es nicht unbedingt sein muss.

Und das ist die maximale Taktfrequenz des MC. Die im Nomad-Sheet 
angegebene Frequenz ist aber die dimensionierte Mindestfrequenz und er 
kann im Betrieb durchaus darüber liegen. Daher dimensioniert man eher in 
Richtung 50KHz oder drunter.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Am Rande: 'Sauber' und MC34063 beißt sich meistens immer. Grad, wenn 
mans zum ersten Mal versucht :->

Der MC34063 ist veraltet, da gibts effizientere und robustere Regler.
Grad wenn ich lese 'AGND' -- das soll hoffentlich nicht auf eine 
Analogschaltung anspielen...?

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Ok, dann werde ich das Thema nochmal ganz neu angehen und schauen, was 
ich machen kann. Danke für die vielen Hinweise.

das AGND hat nicht viel mit einer analogen Schaltung zu tun.

Auf einem anderen Board wird ein Analogsignal mittels einem 12bit AFE 
digitalisiert, aber für die AREF Spannung des A/D-Wandlers wird eine 
extra Spannungsversorgung verwendet.
Die Bezeichnung AGND habe ich dann nur übernommen :)

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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R6 und R15 sind falsch positioniert.

Und wie die Inverter so funktionieren sollen, ist mir ein völliges 
Rätsel.

EDIT:
> Ok, dann werde ich das Thema nochmal ganz neu angehen ...
Oh, meine Hinweise haben sich dann wohl erledigt.

Autor: Mike J. (emjey)
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@ Andreas B.
> Kondensatoren werden am Ein- und Ausgang alle LowESR Tantal.
Weshalb nimmst du keine Keramik Kondensatoren?

zur Ladungspumpe:
Die Spannung wird sicher nicht konstant sein und muss mindestens 
begrenzt werden. (die Spannung wird je nach Last schwanken)
Also am besten mittels Widerstand den Strom begrenzen und mittels 
Z-Diode die Spannung.
(ob man so überhaupt -20V erreicht ... ?)

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Mike J. schrieb:

> zur Ladungspumpe:
> Die Spannung wird sicher nicht konstant sein und muss mindestens
> begrenzt werden. (die Spannung wird je nach Last schwanken)

Doch, sie wird stabil sein, denn die Spannung über dem Schalttransistor 
beträgt exakt positive Ausgangsspannung + Flussspannung der Diode. Wenn 
der Transistor leitet, beträgt die Spannung nahzu 0V. Bei den 20V sind 
es daher etwa 20,7Vss.
Diese wird durch den Kondensator und die 2 Dioden gerade ins negative 
verschoben, abzüglich 2er Flussspannungen der Dioden.

Autor: Wayne Monga (vibra)
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Moin

Ich nehme für sowas ein 12V(24V) Steckernetzteil und das hier :-)
http://www.mino-elektronik.de/12VDC/mehrfach_aus12vdc.htm
Das werkelt bei mir in einem älteren Hameg Counter HM8021 der ohne 
Modulgehäuse betrieben wird schon eine ganze Weile zufriedenstellend.
Allerdings in etwas abgewandelter Form .
Deine Schaltung mit 4 Schaltwandler ist echt suboptimal :-) bei deinem 
angepeilten Stromverbrauch von 100mA pro Strang.

Autor: gast (Gast)
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u1/u3 IPeak falsch Angeschlossen.
u2/u4 wie soll Strom fliessen ???

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Hallo und vielen Dank für die zahlreichen Hinweise.

Ich habe mich jetzt doch entschieden, den MC zumindest bei +/-20V 
einzusetzen. Diese Spannung muss nicht sonderlich sauber sein, sie muss 
nur bei einem Impuls (500ns) lange genug stabil sein. Das stellt also 
keine besonderen Anforderungen an den Schaltregler.

Nun wurde ja der +/-20V Teil kritisiert.

IPK falsch angeschlossen. => Hab mich an den Plan im Datenblatt gehalten 
und der ist ein wenig anders als der im Online-Design-Tool.

Frequenz zu hoch => ich habe mich nun für 100kHz entschieden. Damit 
verwendet ich als Timingskondensator ein 179pF.

Ladungspumpe => da bräuchte ich noch etwas Hilfe. Meiner Meinung nach 
sollte das Ganze so funktionieren. Habe mich unter Anderem an diesem 
Bsp. von Benedikt orientiert.
http://www.mikrocontroller.net/wikifiles/9/90/Vlcd_bipol.gif

Das ganze sieht nun also so aus:
http://www.abload.de/img/unbenanntajfo.png

Bin für Hinweise zur Fertigstellung dieser Schaltung sehr dankbar!

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Weiß keiner, ob die beiden gezeigten Schaltungen so funktionieren?

DANKE!

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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Andreas B. schrieb:

> IPK falsch angeschlossen. => Hab mich an den Plan im Datenblatt gehalten

Welches Datenblatt (Link?) soll das sein, wo IPK so angeschlossen ist?
Der dazugehörige Widerstand (hier R6) muss natürlich im Hauptstrompfad 
liegen. Wie soll sonst damit der aktuell fließende Strom gemessen werden 
können?

Autor: Mike J. (emjey)
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@ Andreas B.
Mach es doch so wie ich, bau alles erst mal auf und teste es gründlich 
bevor du die Platinen fertigen lässt.

Die Ladungspumpe wird bestimmt schon funktionieren ...

Ich hab mal eine Ladungspumpe aufgebaut und sehe eben bei dir jetzt auch 
das Problem mit dem Wirkungsgrad.
Dieser 470nF Kondensator wird 100000 mal in der Sekunde geladen und 
entladen, da werden als recht viele Ladungen transportiert.

Q = C * U => 9.4mA * 100000 = 0.94A

Theoretisch 0.94A ständige Last (also Verbrauch), auch wenn du keine 
Last an den -20V dran hast oder nur 5mA benötigst.
(das war damals so vernichtend schlecht für die Batterieanwendung)

Du könntest jetzt einen Kondensator mit 47nF oder 68nF wählen um den 
Wirkungsgrad zu verbessern und maximal 94mA oder 136mA zu verbrauchen.

Also du solltest es mal mit 68nF ausprobieren, da bekommst du deine 
100mA sicher. Ob die Spannung auch -20V erreicht musst du mal (wie 
gesagt) testen.

@ Stefan Ernst
Ja stimmt, dieser kleine Widerstand muss rein.

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Oh Verzeihung.
Das mit dem IPK Pin hatte ich schon geändert.
Meine Schaltung sieht jetzt so aus.
http://www.abload.de/img/unbenanntearv.png

Links die Sache mit den unsauberen +20/-20V und rechts die Erzeugung 
einer etwas ripplefreieren -5V Spannung.

Bin ich jetzt auf dem richtigen Weg?

VIELEN DANK !!

Autor: Stefan Ernst (sternst)
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Die Schaltung für die -5V funktioniert so auf keinen Fall. Überleg mal, 
wo da überhaupt der Strom vom Eingang zum Ausgang fließen soll. Schau 
nochmal ins Datenblatt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Die 26pF für Tc sind etwas klein. Unter etwa 330pF sollte man nicht 
gehen.

Autor: Andreas B. (loopy83)
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Ach Mensch, wieso tue ich mich so schwer mit diesen Dingen.

Natürlich war nur der Widerstand R17 falsch Platziert *Kopf => Tisch*

Kennt ihr das, wenn man den Wald voller Bäumen nicht mehr sieht?

Den C17 habe ich auch angehoben und so auf 100kHz angepaßt.


Bei der Ladungspumpe:
Das mit dem Wirkungsgrad und den ständig fließenden Strom habe ich noch 
gar nicht so bedacht. Ich werde es mal mit dem vorgeschlagenen 68nF 
probieren und die Spannung von 20V auf 21V anheben durch 
Widerstandsteiler.

Ich hoffe, dass ich irgendwann in diese Sache noch rein wachse und es 
mir auch so leicht von der Hand geht!

VIELEN DANK !!

Autor: Norgan (Gast)
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> Ach Mensch, wieso tue ich mich so schwer mit diesen Dingen.

Darf ich raten? App. Note 920 
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AN920-D.PDF nicht gelesen und nicht 
durchgearbeitet. Ja, dass kostet Zeit, die du später beim Entwirf wieder 
eingespart hättest.

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