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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Spannung beim Aufwärtswandler bricht ein - Warum?


Autor: ckone (Gast)
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Hallo,
ich habe eine diskrete Step-Up Schaltung von 5V auf 13V nach Vorgabe von
http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html realisiert. Zur 
Erzeugung der PWM nutze ich einen ATMEGA8. Bei einem Laststrom von 1-2 
mA funktioniert dies auch hervorragend. Bei einem Laststrom von 70mA 
bricht jedoch die Spannung auf 4,6-4,8 Volt am Ausgang ein. Die Werte 
für die PWM wurden mit dem obigen Formular ermittelt.

Verwendete Bauteile:
Eingangs-C: 100uF
Ausgangs-C: 22uF + 100nF
Transistor: BS170
Spule: 1,8 mH, 1,5 A
Diode: BAT54

Als Frequenzen habe ich mit 11.5, 23 und 46 kHz und dazu passendem 
Duty-Cycle experimentiert, das Ergebnis ist jeweils das selbe. Aufgebaut 
ist das ganze auf einer Punktraster-Platine, die kritischen Teile liegen 
jedoch eng beieinander. Was mache ich falsch? Ich habe etwas den MOSFET 
im Verdacht, da er ein Rds_ON von 10 Ohm hat und daher vmtl. die Spule 
nicht schnell genug lädt, außerdem wird er "gut" warm. Ein Oszi ist 
leider nicht vorhanden.

Viele Grüße,
ckone

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Ich habe etwas den MOSFET
> im Verdacht, da er ein Rds_ON von 10 Ohm hat
Der Verdacht ist wahrscheinlich korrekt.

> von 5V
> bricht jedoch die Spannung auf 4,6-4,8 Volt am Ausgang ein.
Für 4,6V brauchst du gar nicht mehr Schalten, die kommen so durch.

Autor: ckone (Gast)
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Lothar Miller schrieb:
>> Ich habe etwas den MOSFET
>> im Verdacht, da er ein Rds_ON von 10 Ohm hat
> Der Verdacht ist wahrscheinlich korrekt.

Gibt es Erfahrungswerte, welcher MOSFET (idealerweise mit LogicLevel 
Ansteuerung) sich gut hierfür eignet?

>> von 5V
>> bricht jedoch die Spannung auf 4,6-4,8 Volt am Ausgang ein.
> Für 4,6V brauchst du gar nicht mehr Schalten, die kommen so durch.
Nun ja, die Spannung variert leicht, je nach Duty-Cycle.

Autor: A. K. (prx)
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Laut gleicher Seite fliessen im Mittel 0,2A, ergibt bei 10 Ohm also 
einen Spannungsverlust von 2V im Transistor. Und die Spule wird ihren 
Dienst auch nicht umsonst leisten. Bleibt ein bischen zu wenig über.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> welcher MOSFET sich gut hierfür eignet?
Standardbauelemente: N-MOSFET --> IRLZ34N

Autor: AKKS (Gast)
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Hallo,

vielleicht ist die Stromversorgung einfach nicht stark genug.
Ich hatte mal das selbe Problem mit einem Sperrwandler.

Als ich eine Autobatterie als Spannungsquelle genommen habe gings.

Autor: volly (Gast)
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Also ich habe mal eine Simulation mit einem R_DS(on) von 6 Ohm 
durchgeführt, die Spannung steigt bis auf ca. 9.6 V an. Je kleiner der 
R_DS(on) der größer wird die Ausgangsspannung -- habe ich auch getestet.

Der Eingangsstrom lag allerdings bei 150mA, ich nehme auch an, dass Dir 
die primäre Spannungsversorgung zusammenbricht, aber dies müsste sich 
eigentlich mit einem Voltmeter messen lassen, oder?

Autor: ckone (Gast)
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volly schrieb:
> Also ich habe mal eine Simulation mit einem R_DS(on) von 6 Ohm
> durchgeführt, die Spannung steigt bis auf ca. 9.6 V an. Je kleiner der
> R_DS(on) der größer wird die Ausgangsspannung -- habe ich auch getestet.

Danke für die Information, das klingt vielversprechend.

> Der Eingangsstrom lag allerdings bei 150mA, ich nehme auch an, dass Dir
> die primäre Spannungsversorgung zusammenbricht, aber dies müsste sich
> eigentlich mit einem Voltmeter messen lassen, oder?

Die primäre Spannungsversorgung bleibt stabil (laut Voltmeter), außerdem 
"hängt" der AVR an der selben Versorgung, und dieser läuft ebenfalls 
stabil, was ja nicht der Fall sein dürfte, falls die Versorgungsspannung 
wirklich zusammenbricht, oder?

Grüße,
ckone

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

> "hängt" der AVR an der selben Versorgung, und dieser läuft ebenfalls
> stabil, was ja nicht der Fall sein dürfte, falls die Versorgungsspannung
> wirklich zusammenbricht, oder?

Sicher wissen tust du das nur, wenn der Brownout-Detector bei 4,3V 
mitläuft. Mancher AVR läuft offiziell bis runter auf 1,8V, inoffiziell 
vermutlich noch ein gutes Stück weiter.

Autor: ckone (Gast)
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A. K. schrieb:
>> "hängt" der AVR an der selben Versorgung, und dieser läuft ebenfalls
>> stabil, was ja nicht der Fall sein dürfte, falls die Versorgungsspannung
>> wirklich zusammenbricht, oder?
>
> Sicher wissen tust du das nur, wenn der Brownout-Detector bei 4,3V
> mitläuft. Mancher AVR läuft offiziell bis runter auf 1,8V, inoffiziell
> vermutlich noch ein gutes Stück weiter.

Der Brown-Out Detector steht auf 4,3V und springt nicht an.

Autor: volly (Gast)
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Was soll eigentlich der zweite Kondensator mit 100nF noch bewirken, und 
wie ist der beschaltet?

Autor: special swine flu (Gast)
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warum sollte die Spannung nicht einbrechen ?....du sagst ja nicht dass 
du nachregelst !!

Autor: ckone (Gast)
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special swine flu schrieb:
> warum sollte die Spannung nicht einbrechen ?....du sagst ja nicht dass
> du nachregelst !!

Das ist richtig, ich regle nicht nach, sondern habe die Parameter für 1 
mA (zum Testen) und 80 mA (für eigentliche Last) separat ausgelegt. Es 
sollte nicht notwendig sein, den Wandler nachzuregeln, da die Last rein 
ohmsch ist und sich nicht ändert.

Autor: ckone (Gast)
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Ich habe den Fehler gefunden: Ursache war ein verschobenes Bit in der 
PWM Konfiguration, was dazu führte, dass die Frequenz bei 1/1000stel der 
geforderten Frequenz lag. Kein Wunder, dass der Transistor heiß wurde. 
Trotzdem habe ich den Transistor durch einen IRFZ44N ersetzt (den L-Typ 
gab es nicht beim Elektronikladen um die Ecke), das erscheint mir jetzt 
deutlich stabiler. Vielen Dank für die umfangreichen Anregungen

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