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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LM2574 regelt nicht mehr


Autor: Th B. (tbusse)
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Hallo

Wie die Überschrift schon sagt habe ich einen lm2574 der nicht mehr die 
gewünschten 24V einregelt. Die Schaltung lief schon eine Weile auch 
testweise mal 24h mit 500mA - alles problemlos. Ich habe den Schaltplan 
zur besseren Übersicht angehängt, wobei der schon für das spätere 
Platinenlayout um die Schutzbeschaltung ergänzt ist (Sicherung und 
Sup.diode). Die Ausgangsspannung folgt mit wenigen zehntel Volt 
Unterschied der Eingangsspannung. Die Feedbackspannung beträgt mit 
eingesetzter Brücke (sprich ohne IC) zwischen IN und OUT 1,22V (24V 
Vin), sollte also i.O. sein. Mit IC liegt die FB Spg. zunächst bei fast 
0V und erreicht bei einer Vin von 40V 1,23V der IC regelt dann aber 
immer noch nicht. Masseverbindungen hatten wir schon geprüft und auch 
eine lose gefunden, nun sollte aber alles i.O. sein. Die Spule ist eine 
L-PISR und der Ausgangselko ein Low-ESR Typ. 2574 habe ich schon mehrere 
getestet aber alle mach das Gleiche (wie schnell sterben die 
eigentlich?).
Wer kann Hinweise für die Fehlersuche geben?

Grüße Thomas

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Klingt fast so, als wären die Schalttransistoren in den 2574 hinüber. 
Mess mal den Widerstand zwischen IN und OUT.

1000µF am Ausgang kommen mir auch recht viel vor.
Ist ausgeschlossen, dass der Eingang negativer wird als die 
Ausgangsspannung, sich also der 1000µF Elko am Ausgang rückwärts über 
den Transistor entläd und so das IC beschädigt?

Autor: A. K. (prx)
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Der Eingangselko wirkt zudem etwas klein. Wie hoch ist eigentlich die 
Eingangsspannung, etwaige Spitzenwerte eingeschlossen?

Autor: Bensch (Gast)
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Eingangselko reichlich klein
Ausgangselko reichlich gross
trockene/defekte Elkos
ICs hab ich bei ca. 10.000 Stück keinen einzigen Ausfall, auch bei 
Kurzschluss

Autor: Th B. (tbusse)
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Der Widerstand zwischen IN und OUT beträgt, wie auch bei meinen 
jungfräulichen, 3,7M. Die 1000µ hatte ich so gewählt um eine möglichst 
glatte Spannung zu bekommen.
Der Eingang könnte negativer werden als der Ausgang, da ich keine 
Schutzdiode vorgesehen habe. Ich dachte, dass das auch nur bei 
Linearreglern ein Problem ist. Also auch hier besser schützen?
Die Eingangsspannung ist kommt im späteren Betrieb von einer Batt. und 
liegt dann zwischen 30,6 und 43,2V. Zur Zeit werden Labornetzteile zur 
Speisung verwendet mit bis zu 40V Vin.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Th B. schrieb:
> Der Widerstand zwischen IN und OUT beträgt, wie auch bei meinen
> jungfräulichen, 3,7M.

Seltsam. Mess mal mit der Diodentestfunktion.
Wenn die Ausgangsspannung nahezu identisch der Eingangsspannung ist, 
bedeutet dies, dass es einen niederohmigen Pfad zwischen Ein- und 
Ausgang geben muss. Da der Schalttransistor aber ein Emitterfolger ist, 
muss eigentlich mindestens eine Basis-Emitterspannung, also >0,6V an 
diesem abfallen.

Das Datenblatt sagt nichts zu dem Verhalten des ICs wenn Vout>Vin, aber 
bei manch anderen ICs wird die Diode wie auch bei den Linearreglern 
empfohlen. Möglich ist es durchaus, dass dadurch das IC geschädigt wird.

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

> Das Datenblatt sagt nichts zu dem Verhalten des ICs wenn Vout>Vin, aber
> bei manch anderen ICs wird die Diode wie auch bei den Linearreglern
> empfohlen. Möglich ist es durchaus, dass dadurch das IC geschädigt wird.

Allerdings setzt das voraus, dass die Stromversorgung am Eingang in der 
betreffenden Situation erheblich Strom ziehen kann, beispielweise indem 
der Eingang kurzgeschlossen wird.

Bei Linearreglern sind wohl vor allem zwei Szenarien für solche Ausfälle 
verantwortlich: (a) Der Eingang wird durch eine dort angeschlossene Last 
beim Stromabschaltung mehr oder weniger kurzgeschlossen und am Ausgang 
hängt recht viel gut geladene Kapazität und (b) am Eingang hängt ein 
dicker spannungsloser Ladeelko und am Ausgang wird Fremdspannung 
angeschlossen.

Wenn die Innenschaltung leidlich realistisch ist, dann befinden sich 
zwischen Ein- und Ausgang rückwärts betrachtet zwei BE-Strecken des 
Darlingtons. 24V am Ausgang sollten das für's Abschiessen ausreichen.

Autor: Th B. (tbusse)
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Es fallen 0,575V ab - wie bei einem Neuen.
Reicht eine Gleichrichterdiode zum antiparallelen Schutz oder sollte es 
was Schnelleres sein.
Bei den 22µ eingangsseitig habe ich mich an den Werten des 
Berechnungsprogramms orientiert. Welcher Wert ist denn hier aus der 
Erfahrung heraus sinnvoll?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Th B. schrieb:
> Es fallen 0,575V ab - wie bei einem Neuen.

Im Leerlauf oder bei Last?
Wenn im Leerlauf, dann könnte der LM2574 mit max. Duty zu laufen (typ 
98%), das sollte sich mit einem Oszilloskop messen lassen.
Falls der Ausgangstransistor also schaltet, dann ist dieser schonmal 
nicht defekt.
Sind die ICs original LM2574HV oder irgendwelche Fernost Nachbauten?

> Reicht eine Gleichrichterdiode zum antiparallelen Schutz

Ja.

> Bei den 22µ eingangsseitig habe ich mich an den Werten des
> Berechnungsprogramms orientiert. Welcher Wert ist denn hier aus der
> Erfahrung heraus sinnvoll?

Dieser Kondensator bekommt als Ripplestrom den gesamten Laststrom, also 
500mA. Dies muss er abkönnen. In der Praxis wird dies also auf ein paar 
100µF hinauslaufen.

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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mindestens auch 1000µF bei 500mA.

übrigens bekommst du eine glatte spannung gar nicht so sehr durch viel 
kapazität, sondern durch besonders gute kondensatoren (siehe die solid 
caps auf mainboards), mehrere davon parallel und eine hohe 
schaltfrequenz. mehrphasig würd auch was bringen, aber das kann dieses 
IC nicht.

Autor: Th B. (tbusse)
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Die 0,575V waren mit der Diodentestfunktion gemessen. Eingeschaltet 
unter Last bei 40V Vin fallen ~1,2V (ist ein bischen von Vin abhängig) 
ab.
Die IC scheinen originale zu sein, so man dem Aufdruck trauen kann.

Also kann man Eingangs und Ausgangselko ungefähr gleich groß auslegen?

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
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1 mH für die Drossel scheint mir exorbitant hoch zu sein - ich habe 
jetzt in kein Datenblatt gesehen. Werte so zwischen 50 - 330uH wären mir 
weniger suspekt.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Th B. schrieb:
> Die 0,575V waren mit der Diodentestfunktion gemessen. Eingeschaltet
> unter Last bei 40V Vin fallen ~1,2V (ist ein bischen von Vin abhängig)
> ab.
> Die IC scheinen originale zu sein, so man dem Aufdruck trauen kann.

Ok, dann fassen wir mal zusammen:
- Der Transistor ist ok (meine Vermutung mit dem Rückwärtsstrom hat sich 
also nicht bestätigt).
- Der Regler arbeitet die ganze Zeit vermutlich mit max. Duty
- Es scheint so, als wenn der Feedbackanschluss Strom zieht (sowas hatte 
ich mal bei einem TS34063, daher die Frage nach dem Hersteller)

Ist wirklich ein LM2574-ADJ verbaut und kein 2574-5, 12 oder sonst was? 
Deren internen Widerstände würden das Verhalten auch erklären.

> Also kann man Eingangs und Ausgangselko ungefähr gleich groß auslegen?

Ja. Ich würde für beide z.B. 2x 220µF Low ESR parallel wählen oder 
irgendwas in der Richtung. Das sollte für 500mA ausreichen. Für eine 
bessere Rippleunterdrückung noch ein zusätzliches LC Filter dahinter.

Autor: Th B. (tbusse)
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Eine genauere Betrachtung der Käfer ergab, das die die hier bei mir 
lagen HV Typen von National Semi. sind. Die die auf den Testplatinen 
sind (auch keine HV Typen) andere. Sie tragen als Logo ON in einem 
Kreis. Hab ich schon mal gesehen weiß aber nicht mehr welcher Hersteller 
das war. Aber was soll ich sagen, mit den HV Typen läuft sie wieder wie 
gewünscht...

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bernd G. schrieb:
> 1 mH für die Drossel scheint mir exorbitant hoch zu sein - ich habe
> jetzt in kein Datenblatt gesehen. Werte so zwischen 50 - 330uH wären mir
> weniger suspekt.

1mH passen schon. Der hohe Wert liegt an der niedrigen Schaltfrequenz 
von 52kHz, sowie der hohen Ein- und Ausgangsspannung.

Autor: Bernd G. (Firma: LWL flex SSI) (berndg)
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OnSemiconductor, eine Ausgründung von Motorola. Qualitätsware, kein 
Grund zur Panik.

52 kHz hatte ich jetzt nicht mehr im Kopf.:-(

Autor: Ben ___ (burning_silicon)
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yep die ON Semi sollten problemlos den spezifikationen gemäß 
funktionieren.

Autor: Th B. (tbusse)
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Benedikt K. schrieb:
> Th B. schrieb:
>> Die 0,575V waren mit der Diodentestfunktion gemessen. Eingeschaltet
>> unter Last bei 40V Vin fallen ~1,2V (ist ein bischen von Vin abhängig)
>> ab.
>> Die IC scheinen originale zu sein, so man dem Aufdruck trauen kann.
>
> Ok, dann fassen wir mal zusammen:
> - Der Transistor ist ok (meine Vermutung mit dem Rückwärtsstrom hat sich
> also nicht bestätigt).
> - Der Regler arbeitet die ganze Zeit vermutlich mit max. Duty
> - Es scheint so, als wenn der Feedbackanschluss Strom zieht (sowas hatte
> ich mal bei einem TS34063, daher die Frage nach dem Hersteller)
>
> Ist wirklich ein LM2574-ADJ verbaut und kein 2574-5, 12 oder sonst was?
> Deren internen Widerstände würden das Verhalten auch erklären.
>

Hmm also zumindest der original eingesetzte war ein ADJ sonst wäre das 
ganze ja nie gelaufen. Ob ich allerdings weiter mit der ADJ Typen oder 
5V Variante geteste habe..hust.. muss ich am Montag inne Vierma erst mal 
prüfen.

>> Also kann man Eingangs und Ausgangselko ungefähr gleich groß auslegen?
>
> Ja. Ich würde für beide z.B. 2x 220µF Low ESR parallel wählen oder
> irgendwas in der Richtung. Das sollte für 500mA ausreichen. Für eine
> bessere Rippleunterdrückung noch ein zusätzliches LC Filter dahinter.

Je zwei um den ESR weiter zu senken denke ich oder? Die Werte weichen ja 
ein gutes Stück von denen des Dimensionierungstools ab. Sind das einfach 
Erfahrungswerte oder kann ich solche Sachen irgendwo nachlesen?

Vielen Dank an alle für die schnelle und umfassende Hilfe!!!

Thomas

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Th B. schrieb:
> Je zwei um den ESR weiter zu senken denke ich oder?

Ja.

> Die Werte weichen ja
> ein gutes Stück von denen des Dimensionierungstools ab.

Das liegt vermutlich daran, dass es den Programmen egal ist ob der Elko 
mit dem Ripple von 500mA zurecht kommt oder nicht.

> Sind das einfach
> Erfahrungswerte oder kann ich solche Sachen irgendwo nachlesen?

Das sind mehr Erfahrungswerte.
Berechnen kann man die aber auch, z.B. so wie hier:
Beitrag "Re: Dimensionierung DCDC Aufwärtswandler"
Oder auch hier:
http://www.sprut.de/electronic/switch/up_opt/up_opt.htm#elko

Die Formeln sind zwar für einen Stepup, passen für den Eingangselko in 
diesem Fall aber genauso, da dieser auch einen gepulsten Strom sieht.
Bei einem DC von 0,5 und einem Ripple von 0,1V komme ich damit auf rund 
50µF für den Eingangselko, allerdings unter Vernachlässigung des ESR. 
Von daher der deutlich größere Wert, auch wenn 0,5A nicht wirklich viel 
sind. Für einen 22µF Elkos ist das aber dennoch eine Menge Strom.

Autor: T. C. (tripplex)
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Es gibt aber durchaus Elkos die einen Ripplestrom von 1A - 2A
bei nur 22µF schaffen, das sind dann aber wirklich sehr spezielle
Low ESR Elkso speziell für Schaltregler die auch mehr als 'nur'
52 kHz Schalttakt haben.



Was auch gut was den ESR von Elkos betrifft ist einen zu nehmen
welcher eine höhere Nennspannung hat als eigentlich nötig.

Autor: Th B. (tbusse)
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Tja was soll ich sagen - mea culpa. Der original eingesetzte 2574 war 
ein ADJ Typ die danach getesteten leider 5V Typen was mir wegen der 
schlechten Beschriftung nicht ins Auge fiel... Nachdem es ja am Freitag 
noch mit dem HV Typen funktionierte habe ich heute den vermeintlich 
defekten nochmal eingesetzt und da der 13. vorbei ist tat der es dann 
auch wieder. Ein nicht reproduzierbarer Fehler beruhigt natürlich 
ungemein. Nun gut ich werde eure Designtipps mit einfließen lassen und 
frage mich wie man das Ganze möglichst praxisnah dann noch 
Belastungstests unterziehen kann.
Vielen Dank für die schnelle und kompetente Hilfe!

Thomas

Autor: Th B. (tbusse)
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Eine Frage hätte ich noch zur Platzierung der Schutzdiode. Sollte die 
Anode vor oder hinter der Spule (in Stromflußrichtung) angeschlossen 
werden?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Ich würde die Diode von Ausgangskondensator zu Eingangskondensator 
legen, denn genau dieser soll ja sicher entladen werden.

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