www.mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik UC3843 2-3 kleine Fragen


Autor: Klaus Z. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo leibes Forum,

Ich beschäftige mich gerade mit dem UC3843 Current-Mode-PWM-Controller.
Allerdings sind da noch ein paar Fragen die mich in meinem 
Schaltungsdesign bremsen.

1. Ich möchte die V_clamp Spannung senken um die Verluste an Rs zu 
veringern, allerdings habe ich Probleme mit der Dimensionierung von 
R1,R2 aus Bild 1 im Anhang. Hat jemand nen Ansatz wie die gegebene 
Formel zustande kommt?

2. Bild 2: es get haupsächlich ums Timning, nicht um den darin 
(unsvollständig) abgebildetet Step-up-Wandler. Wenn die 
Ausgangsspannung, über einen Spannungsteiler zurückgeführt auf Feedback 
Pin 2(3), sinkt, dann sinkt auch Output/Compensation und die On-Time 
wird kürzer?
Er müsste allerdings genau umgekehrt gegensteuern?! wo ist der Fehler?

3. Erstmal nur eine theoretische Frage (Bild 3). Wenn ich mittels Q4, 
einem kleinen FET, der die Ausgangsspannung mitmacht, das Rdson des 
FET(Q3) als Rs einsetze...
Was haltet ihr davon unter der Bedingung, dass die Ausgangsspannung 
keine besonderen Stabilitätsbedürfnisse befriedigen muss? Wäre das 
Plausibel?
C4 und R4 sollen dabei (erstmal) nur die Gate-Charge Ströme von Q4 
abfangen, was auch heißt, ich könnte R4 gegen 0 gehen lassen und C4 mit 
1nF oder 10nF bestücken...
Gut? Nicht gut??
Mir fällt gerade auf: Parallel zu C4 müsste noch ein R5, der C4 auch 
wieder entlädt. (Hab das Bild nur schon hochgeladen und kanns daher 
nicht mehr einfügen.)

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
1. Vclamp ist 1/3 so hoch wie die Spannung an R1.

2. Wenn Ausgangsspannung hoch genug, stoppt Oszillator weil Vclamp auf 0 
gezogen wird. Nicht ganz, nicht so schnell, daher besteht ein kleiner 
Bereich in dem der Regler regelt und nicht nur on/off abschaltet, aber 
im Prinzip (weil - Eingang am OpAmp dessen Ausgangs auf Masse zieht, es 
soll wohl ein OpAmp sein und kein Komparator).

3. Versteht ich nicht, sieht vollkommen falsch aus.

Autor: Klaus Z. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
MaWin schrieb:
> 1. Vclamp ist 1/3 so hoch wie die Spannung an R1.
Das Denke ich auch, aber warum dann so ne komplizierte Formel? die ist 
doch nicht aus Langeweile abgedruckt?!

zu 2.: Jap, dummer Fehler. Der OP-Amp oder Komparator wird ja mit seinem 
negativen/invertierenden Eingang angeschlossen... Da ist der Fehler 
gewesen.

3. Naja während der Off-Zeit ist die Gatespannung ja ~0V. Keiner der 
FETs leitet und C4 wird über den in der Schaltung fehlden Widerstand 
(parallel zu C4) entladen. Kommt jetzt eine On-Phase, werden beide FETs 
nahezu gleichzeitig durchgesteuert. Q3 lässt sich dann durch sein Rdson 
ersetzen und wirk daher näherungsweise als xOhm Widerstand. Wenn nun der 
Strom einen bestimmten Wert erreicht hat, fällt über Q3 eine gewisse 
Spannung ab. Diese wird an den Isense-Eingang "überwittelt" (zur 
Erinnerung: R4 und C4 sind sehr klein) und veranlasst IC2 dazu die FETs 
wieder zu "sperren". Die Drain-Source-Spannung über Q3 steigt hoch an, 
während der Strom durch die Spule abnimmt.
C4 wird auch wieder entladen (s.o.) und das Spiel kann von vorne 
losgehen.

Und warum ich R4 eingedacht habe ist auch schnell erklärt:
Q4 wird ein kleiner Transistor sein und daher evtl. Etwas schneller im 
Einschalten. Die Spannung, die er durchschaltet könnte also noch bei 
<Ausgangsspannung> liegen, was den Isense Eingang stören könnte/wird. C4 
soll also mit R4 diese Spitze filtern.
Sowie natürlich auch die durch das Laden des Gates von Q4 verursachten 
Ströme sollen in C4 landen und nicht im Eingang des IC.

Nachteil der ganzen Idee wäre der höhere Schaltungaufwand.
Vorteil wäre allerdings der Wegfallende Leistungswiderstand ("Rs") und 
damit höhere effizienz und höhere Spannungen an der Spule.
Bei 12V Versorgung macht 1V haben oder nicht halt doch was aus...
und bei 2-3A sind das (ohne Clamp-Level änderung) 2-3W Leistung die 
gekühlt werden wollen.

Und zu kleine Clamp-Level (oder auch -Spannungen) machen, wie auch in 
einigen Datenblättern zu lesen, die Ganze Schaltung instabil...

Mich würde das brennend interessieren ob das Funktionieren kann und 
wird.

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
> Das Denke ich auch, aber warum dann so ne komplizierte Formel? die ist
> doch nicht aus Langeweile abgedruckt?!

Es müssen die Diodenspannungsabfälle eingerechnet werden.

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Klaus.

> 1. Ich möchte die V_clamp Spannung senken um die Verluste an Rs zu
> veringern, allerdings habe ich Probleme mit der Dimensionierung von
> R1,R2 aus Bild 1 im Anhang. Hat jemand nen Ansatz wie die gegebene
> Formel zustande kommt?

Siehe MaWins Kommentar dazu.....

Ich habe eine andere Anmerkung dazu. Vorsicht wenn Du am Comp Eingang 
herumfummelst.
1) Ist der extrem empfindlich, was Störungen angeht. Insbesondere bei 
Beschaltung ohne einen kleinen Kondensator nach Masse. Also dort 
Leitungen kurz halten.

2) Wenn aber dort ein Kondensator sitzt, hat dieser Einfluss auf das 
Softstart Verhalten. Je nach Anwendungsfall ist kann das egal aber auch 
absolut unerwünscht sein.

> Und zu kleine Clamp-Level (oder auch -Spannungen) machen, wie auch in
> einigen Datenblättern zu lesen, die Ganze Schaltung instabil...

Kein Grund zur Panik....bei UC3844 und UC3845 noch nicht festgestellt.
Ich habe hier ein Design, wo Comp zum Abschalten bzw. Regulieren der 
Leistung verwendet wird. Der Feetback Eingang liegt dabei fest auf 
Masse. Das ist ganz krank......funktioniert aber. Der Regler läuft dabei 
grundsätzlich voll power und wird nur durch den Current sense überwacht.
Über Eine Schottky Diode und einen Optocoppler wird Comp dann zum 
Abschalten auf Masse gelegt. Ist die Reglerleistung  zu groß, wird Sie 
reduziert, indem Comp über 1,5 bis 2,5 k und Optokoppler nach Masse 
gezogen wird.
Der einstellbare Bereich ist nichtlinear und klein.....und hat einen 
heftigen Temperaturgang. Wegen der Dioden....

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de


Isense muss relativ niederohmig nach Masse sein. Aus Isense kann selber 
ein Strom herauskommen.....wenn Isense nicht niederohmig genug nach 
Masse ist, liegt eben dort eine zu hohe Spannung an, und der Regler 
stoppt. Damit habe ich mich selber auch ein paarmal veräppelt. ;-) der 
Mindestwert ist mir aber entfallen.....



, d.



Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

Http://www.dl0dg.de

Autor: Klaus Z. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bernd Wiebus schrieb:
> wenn Isense nicht niederohmig genug nach
> Masse ist, liegt eben dort eine zu hohe Spannung an, und der Regler
> stoppt. Damit habe ich mich selber auch ein paarmal veräppelt. ;-) der
> Mindestwert ist mir aber entfallen.....

Solche Hunde, das erwähnen sie wieder nicht im Datenblatt. Dafür 
schreibe sie überverkomplizierte Formeln rein... grrrrr

Bernd Wiebus schrieb:
> wo Comp zum Abschalten bzw. Regulieren der
> Leistung verwendet wird. Der Feetback Eingang liegt dabei fest auf
> Masse. Das ist ganz krank......funktioniert aber.

Wenn ichs richtig versehe, dann finde ichs gar nicht soo krank. Ein 
extern angeschlossener Transistor macht ja auch nicht vie anderes als 
die Feedback-Spannung wie der interne Komaparator gegen Masse zu 
ziehen... Das finde wieder ich unbedenklich.


Aber jetzt muss ich mich wirklich noch bedanken bei allen die mitgedacht 
habenm und bei den "Antwortern" natürlich erst recht. Danke!


Naja, und da die Antworten auf meine 3. Frage so spärlich ausfallen 
werde ich es wohl waagen und einfach mal ausprobieren sobald ich alles 
benötigte hier habe.
1-2 Änderungen in meiner Idee werde ich wohl noch einbauen, um zu 
verhindern, dass Q4 evtl. schneller als Q3 durchsteuert und so die 
Ausgangsspannung an den Sense-Eingang legt, aber ich werde mich damit 
Spielen den "Rdson" eines FET als "Rs" zu nutzen...
Ich präsentiere dann mein endgültiges Konzept und später auch das 
Ergebnis.

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Klaus Z.

> Naja, und da die Antworten auf meine 3. Frage so spärlich ausfallen
> werde ich es wohl waagen und einfach mal ausprobieren sobald ich alles
> benötigte hier habe.

Ich hab das was sacken lassen, zum darüber meditieren. Also so wie 
gezeichnet funktioniert es halt nicht, weil Isense nicht niederomig 
genug auf Masse liegt. Der Schaltregler wird so erst gar nicht 
anspringen.
Aber Widerstand von Isens nach Masse solte das beseitigen.

Schätz einmal ab, was Isens sehen möchte. Schätze ab, was Q3 an Uds 
bringt. Bleibt da nach Rds von Q4 und R4 bei Belastung durch den 
angenommenen Widerstand nach Masse genug über?
Zwischen den Gates von Q3 und Q4 könnte es zu Schwingvorgängen kommen.
Vorsichtshalber würde ich vor jedes Gate 10 Ohm setzten. Wenn Du keine
Probleme siehst, kannst Du sie ja testweise rausnehmen. Hast Du immer 
noch keine Probleme, lass sie halt weg.
Das ganze hängt halt ein bisschen auch an den Schaltgeschwindigkeiten 
der Transistoren. Wenn die Vergleichbar sind, vermute ich, das es 
klappt.
Du kannst ja, um dich heranzutesten, für Q3 zuerst den gleichen 
Transistortyp verwenden wie für Q4. Wenn alles klappt, nimmst Du für Q3 
eben halt einen anderen, kleineren, und dimmensionierst R4 neu.

Halte eventuell Ausschau nach Temperaturdrift.


> 1-2 Änderungen in meiner Idee werde ich wohl noch einbauen, um zu
> verhindern, dass Q4 evtl. schneller als Q3 durchsteuert und so die
> Ausgangsspannung an den Sense-Eingang legt,

Supressordiode an Isense? So für alle Fälle? Wenn alles läuft, kannst Du 
sie ja wieder rausschmeissen. Reduziert aber möglicherweise Deinen 
Durchsatz an verbrannten Reglern....;-)


> aber ich werde mich damit
> Spielen den "Rdson" eines FET als "Rs" zu nutzen...
> Ich präsentiere dann mein endgültiges Konzept und später auch das
> Ergebnis.

Viel Spass. Ich bin neugierig. :-)

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Klaus Z. (Gast)
Datum:
Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hey, Danke noch für deine Antwort.
Ja, in meiner letzten Version hätte ich den Isense mittels eines OP-AMP 
angesteuert...
Hinfällig. Hab nach nem passenden FET gesucht und festgestellt, dass die 
ganze Idee Käse ist. Die FETs verändern ihren Rdson um Faktor 2 und mehr 
bei schwankenden Temperaturen, die ich aber erwarte (der FET heizt ja 
schließlich nicht vernachlässigbar bei 2-3A). Eine auch nur annähernd 
berechnete Strombegrenzung ist damit nicht wirklich möglich.
Ich plane jetzt den IRF640N mit 0.15Ohm Rdson (wenn jemand zufällig was 
besseres kennt? ;-) ) und dazu einen 0R25 Shuntwiderstand zu verwenden.
Der maximale Spulenstrom wird dynamisch noch mittels eines LM393 (open 
Collector) am Comp.-Ein/Ausgang begrenzt und dann rennt das hoffentlich.

Alles Andere ist den Aufwand nicht wert. Die Einsparung an 
Verlustleistung ist zu gering für den Aufwand und die 
Funktionsgarrantie... ja.
Fazit: War ne schöne Idee, der Kopf wurde wieder etwas benutzt und die 
Erfahrung wurde gesammelt.

Danke trotzdem euch allen, die ihr euch ebenfalls Gedanken gemacht habt.

Wer noch Lust hat weiter zu denken, im Anhang mal meine Schaltung wie 
ich sie verwenden möchte. Hoffentlich habe ich mir keine allzu großen 
Schnitzer erlaubt.
C4 beleibt erstmal unbestückt und wird ggf. ertestet.
T1 und R4 überlege ich selbst gerade noch ob ich die wirklich brauche. 
Wäre für schnelles abschalten/entladen von C3.
Und ganz oben das "0 - 2,5V FeedBack" soll bedeuten, dass bei 0V vollgas 
gefahren wird und irgendwo um die 2,5V rum wird dann abgeregelt. Der 
Ausgangsspannungsteiler muss also entsprechend dimensioniert werden.

MfG
Klaus

Autor: MaWin (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich dachte, du wolltest 12V in 150V 100mA wandlen.

Keine Ahung, was nun dieser ganze LM393 Zoo da soll.

IRF640 ist aber steinalt, recht hohe Qgs für diese Leistung, IRFB4020 
wäre moderner.

Autor: Jörg Rehrmann (Firma: Rehrmann Elektronik) (j_r)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Klaus Z. schrieb:

> Hinfällig. Hab nach nem passenden FET gesucht und festgestellt, dass die
> ganze Idee Käse ist. Die FETs verändern ihren Rdson um Faktor 2 und mehr
> bei schwankenden Temperaturen, die ich aber erwarte (der FET heizt ja
> schließlich nicht vernachlässigbar bei 2-3A). Eine auch nur annähernd
> berechnete Strombegrenzung ist damit nicht wirklich möglich.

Käse ist das nicht. Schließlich sind Sense-FETs intern genau so 
aufgebaut. Zur genauen Strommessung ist das natürlich nicht geeignet, 
aber durchaus als Überlastungsschutz. Die Belastbarkeit eines MOSFETs 
nimmt mit der Temperatur ab; insofern ist der Spannungsabfall am Rds ein 
geeigneter Indikator für die drohende Überlastung des MOSFETs oder der 
ganzen Schaltung.


Jörg

Autor: Bernd Wiebus (berndwiebus) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo Jörg.


>> ganze Idee Käse ist. Die FETs verändern ihren Rdson um Faktor 2 und mehr
>> bei schwankenden Temperaturen, die ich aber erwarte (der FET heizt ja
>> schließlich nicht vernachlässigbar bei 2-3A). Eine auch nur annähernd
>> berechnete Strombegrenzung ist damit nicht wirklich möglich.
> Käse ist das nicht. Schließlich sind Sense-FETs intern genau so
> aufgebaut.

Aber da sitzt alles auf dem gleichen Substrat....also fast gleiche 
Temperatur (und vergleichbare Dotierung). Das ist ja auch der Knackpunkt 
beim Wilson-Stromspiegel.

> Zur genauen Strommessung ist das natürlich nicht geeignet,
> aber durchaus als Überlastungsschutz.

Kommt halt darauf an, was er genau vorhat. Für plötzliche unerwartete 
katastrophale Ereignisse wäre es möglicherweise besser, das Teil so 
überzudimensionieren, das die Transistoren den maximalen möglichen 
Überstrom auf jeden Fall kurzzeitig aushalten (was wiederum Shunt 
Widerstände unterstützen könnten). Dann aber müssen etwas trägere 
Schutzschaltungen greifen und runterschalten. Eine ganz schnelle 
Schutzschaltung hätte möglicherweise den Nachteil, zu oft auszulösen.


> Die Belastbarkeit eines MOSFETs
> nimmt mit der Temperatur ab; insofern ist der Spannungsabfall am Rds ein
> geeigneter Indikator für die drohende Überlastung des MOSFETs oder der
> ganzen Schaltung.

Aber der Spannungsabfall ist nicht nur von der Temperatur, sondern auch 
vom Strom abhängig. Nichtsdestotrotz könnte es sinnvoll sein, diesen 
Wert als Kriterium zu nehmen. Ausprobieren. Ich glaube allerdings nicht, 
daß damit ein großer Wurf in bezug auf Einfachheit und Effizienz 
gelingt, zumindest nicht in der Größenordnung wie hier, aber 
möglicherweise eine ungewöhnlich robuste Schaltung.

Mit freundlichem Gruß: bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

Autor: Klaus Z. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Jörg Rehrmann schrieb:
> Käse ist das nicht. ... Zur genauen Strommessung ist das natürlich nicht
> geeignet...

Also doch Käse in dieser Funktion... Das meinte ich doch.

> Die Belastbarkeit eines MOSFETs
> nimmt mit der Temperatur ab;

Im Großen und Ganzen ja, es gibt allerdings auch FETs deren 
Belastbarkeit mit der Temperatur zunimmt...

> insofern ist der Spannungsabfall am Rds ein
> geeigneter Indikator für die drohende Überlastung des MOSFETs oder der
> ganzen Schaltung.

Indikator für MosFET-Überlastung bei den meisten FETs ja, aber für die 
restliche Schaltung, insbesondere meine Spule, möchte ich das nicht 
unbedingt behaupten!



MaWin schrieb:
> Ich dachte, du wolltest 12V in 150V 100mA wandlen.

Richtig

> Keine Ahung, was nun dieser ganze LM393 Zoo da soll.

Habe ich wohl vergessen zu erwähnen: die Ausgangsspannung wird nicht 
immmer gebraucht... Daher sollte sie abschaltbar sein, und weils grad so 
schön ist kann man ja gleich eine (mit Pi mal blindes Auge berechnete) 
Ausgangsstrombegrenzung (und viel mehr Anlaufstrombegrenzung) einbauen.
Ich gebe zu das ist mehr aus Übermut als Benötigt aber ich werds so 
einbauen... Tut ja nirgends weh und der Schaltungsaufwand ist quasi 
vernachlässigbar.

> IRF640 ist aber steinalt, recht hohe Qgs für diese Leistung, IRFB4020
> wäre moderner.

 Sehr schön, DANKE!
Ist zwar laut Datenblatt ein Audio-MosFET, aber das sollte er nicht 
wissen.
Ich such trotzdem noch mal die IRFB-Reihe nach hübschen Modellen durch.
Danke!

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo zusammen, ich weis - ein Jahr zu spät. Trotzdem:
hat jemand Anhaltswerte für R1 und R2 in Figure20 gaanz oben erster 
Beitrag?
Ich möchte v_clamp halbieren, da mein 50mR Sense Widerstand bei 20A rot 
glüht und stolze 20 Watt versucht in Wärme umzusetzen.
Mit der Formel komme ich überhaupt nicht zurecht, erlich gesagt.
Ich hatte R2 mit 10K und R1 mit 3.3K versucht auzulegen und komme auf 
1.2337Volt. 0.5V macht mehr Sinn.
Frage stellt sich auch, wie weit eine Absenkung praktikabel ist. Wollte 
ich halt mal probieren...
Danke
axelr.

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.