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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik TL2575 Step Down Regler wird zu heiß


Autor: S. G. (goeck)
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Hallo,

ich habe eine Schaltung, die ich mit 5V versorgen will. Ich habe 
allerdinsg nur 48V= zur Verfügung, daher habe ich mit einem TL2575-ADJ 
(D2Pak Package) ein kleines Schlatnetzteil aufgebaut. Allerdings wundere 
ich mich über die recht hohe Temperatur. Nach ein paar Minuten läuft er 
in die thermische Schutzschaltung.
Sollte denn ein Schaltregler nicht recht kühl bleiben?
Habe sonst nur mit Linearreglern gearbeitet, da nur 12V o.ä. zu wandeln 
waren.

Im Anhang findet ihr mein aktuelles Layout.

Vielen Dank für eure Hilfe.

Grüße

: Verschoben durch Admin
Autor: A. K. (prx)
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Wär vielleicht besser, die -HV Version zu verwenden, denn die normale 
Version geht nur bis 40V Eingangsspannung.

Was für eine Drossel hast du verwendet und um wieviele Apmere geht es?

Autor: MaWin (Gast)
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Neben den 60V:

Und so eine 6 x 6 mm Spule hält 1.15A aus ?
Die von Reichelt nicht mal 190mA.

Ebenso hab ich bei den Elkos Zweifel, daß sie
den Strom aushalten. Ja, auch Elkos haben
Datenblätter.

Autor: A. K. (prx)
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Zur Dimensionierung der Drossel: Wenn man ins Datasheet vom LM2576 
schaut, dann findet gute Hinweise für die Dimensionierung. Wobei man 
nicht einfach vorne auf der ersten Seite die 330µH Drossel sehen und 
gedanklich auf die 100mA runter dimensionieren darf, die man in der 
Schaltung vielleicht nur benötigt.

Man kann zwar bei einem Laststrom von beispielsweise nur 500mA eine 
Drossel mit entsprechend geringerer Stromfestigkeit verwenden (500mA * 
1,15), darf dann aber bei 48V Eingangsspannung bei der Induktivität 
nicht unter 680µH bleiben.

Autor: S. G. (goeck)
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Hallo,

Danke für eure Hinweise.
Ich habe vergessen zu erwähnen, dass es sich bereits um die HV Variante 
handelt bei dem TL2575.
Meine Schaltung benötigt 150mA. Daher habe ich alle Bauteile auf bis zu 
300mA ausgelegt/zusammengesucht.
Der Elko hat in der Tat gerade mal 150mA, wobei ich momentan einen 
bedrahteten draufgelötet habe, der 300mA kann.Die Diode kann 500mA und 
die Drossel (Typ ELL6UH331M) verträgt 330mA laut 
http://docs-europe.origin.electrocomponents.com/we... 
.

Ich habe mich bei der Dimensionierung streng an die 
Beispieldimensionierung für bis zu 40V gerichtet, die im Datenblatt des 
TL2575 auf S.9 Fig.2 gezeigt wird.
Ich werde diese Dimensionierung wohl dann nochmal durchrechnen.

Wenn die Dimensionierung nicht optimal ist, bringt das den Wandler in 
diese Temperaturregionen?

Danke für eure Hilfe.
Grüße

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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S. G. schrieb:
> Im Anhang findet ihr mein aktuelles Layout.
Böse, das...
Nur mal als Denkanstoss der übliche Verweis:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...
Such mal bei dir die beiden Stromkreise und zeichne die ein...

> Ich habe mich bei der Dimensionierung an die Beispieldimensionierung
> für bis zu 40V gerichtet, die im Datenblatt des TL2575 auf S.9 Fig.2
> gezeigt wird.
Dabei aber komplett diesen Sternpunkt im Layout ignoriert...
Such mal nach einer AppNote oder einem EVAL-Board. Evtl. findest du dann 
ein Beispiellayout.

> die Drossel (Typ ELL6UH331M) verträgt 330mA
Allerdings hat sie einen Widerstand von 1,3 Ohm. Das scheint mir recht 
viel...

Autor: bingo (Gast)
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Die Induktivitäten wären z.B. geeignet (falls 330µH)

http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=73178
http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=73206
http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=73030
http://www.reichelt.de/?;ARTICLE=73073

Die ***Schottky-Diode*** sollte MINDESTENS den 1,5-fachen Strom 
aushalten, eher mehr

Autor: A. K. (prx)
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S. G. schrieb:

> Meine Schaltung benötigt 150mA. Daher habe ich alle Bauteile auf bis zu
> 300mA ausgelegt/zusammengesucht.

Die im Datasheet angegebene Empfehlung von 330µH ist nicht in allen 
Lebenslagen sinnvoll. Sie passt nur, wenn man sie dann auch für die dort 
angegebenen 1A Laststrom auslegt. Geht man einem geringeren Laststrom 
aus und will die Drossel entsprechend schwächer auslegen, dann muss man 
auch die Induktivität entsprechend anpassen.

Bei Auslegung für 48V Eingangsspannung und einem Laststrom von 150mA und 
folglich einem maximalen Drosselstrom von 190mA sollte die Drossel 
1500µH haben. Bei einer 500mA Drossel sind es immer noch 680µH.

Je niedriger die Induktivität ist, desto höher ist der maximal 
auftretende Strom. Je höher die Differenz zwischen Eingangs- und 
Ausgangsspannung ist, desto grösser sollte die Induktivität ausfallen.

Autor: Entwickler (Gast)
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>... sollte die Drossel
>1500µH haben. Bei einer 500mA Drossel sind es immer noch 680µH.

Und noch viel wichtiger, sie muß auch in der Lage sein, die Energie zu 
speichern. Bei einem xx2575 mit 52kHz Takt ist die gezeigte Bauform 
deutlich zu klein. "Voll gesättigt" hat sie keine Funktion mehr als 
Speicherdrossel.

Autor: ich (Gast)
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MaWin schrieb:
> Ebenso hab ich bei den Elkos Zweifel, daß sie
> den Strom aushalten.

Nur eine Frage am Rande. Wieso müssen die Elkos den Strom aushalten? Die 
haben ja zwar einen Widerstand aber Elkos sind doch immer angegeben mit 
Spannungswerten und sind ja auch Parallel zum Ausgang. Ich dachte immer, 
der Strom fließt an den Elkos "vorbei" und nur die Spannung darf nicht 
zu groß sein. Wäre der Elko richtig Dimensioniert, fließt doch viel zu 
viel Strom einfach von + nach - .

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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ich schrieb:
> Ich dachte immer, der Strom fließt an den Elkos "vorbei" und nur
> die Spannung darf nicht zu groß sein.
Nein, der (Wechsel-)Strom des Schaltreglers fließt durchaus durch die 
Elkos. Und an deren Innenwiderstand fällt dann eine Wechselspannung ab. 
Das ist bekannt als Ausgangsripple...

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

> Und noch viel wichtiger, sie muß auch in der Lage sein, die Energie zu
> speichern. Bei einem xx2575 mit 52kHz Takt ist die gezeigte Bauform
> deutlich zu klein. "Voll gesättigt" hat sie keine Funktion mehr als
> Speicherdrossel.

Wenn man mal davon ausgeht, dass der bei einer Speicherdrossel 
angegebene Maximalstrom auch der Sättigungsstrom ist und nicht nur die 
Stromfestigkeit vom Draht, dann löst sich diese Frage bei fertig 
gekauften Drossel mit ausreichender Stromfestigkeit von selbst.

Aber klar, mir kam die auch gleich zu klein für eine 1A Drossel vor. 
Daher ja auch meine obige Frage.

Autor: S. G. (goeck)
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Ok, ich glaube, ich hab euren Punkt verstanden, ich bin also gerade hier 
im Datenblatt:
Regardless of the type and value of inductor used, the inductor never should carry more than its rated current.
Doing so may cause the inductor to saturate, in which case the inductance quickly drops, and the inductor looks
like a low-value resistor (from the dc resistance of the windings). As a result, switching current rises dramatically
(until limited by the current-by-current limiting feature of the TL2575 and TL2575HV) and can result in
overheating of the inductor and the IC itself. Note that different types of inductors have different saturation
characteristics.

Das heißt, ich habe eine viel zu kleine Spule, die in der Sättigung 
betrieben wird?! Und begründet wird das mit der hohen Differen V_in 
V_out ...

Grüße

Autor: A. K. (prx)
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S. G. schrieb:

> Das heißt, ich habe eine viel zu kleine Spule, die in der Sättigung
> betrieben wird?!

Ist anzunehmen. Kleine Induktivität bei hoher Spannungsdifferenz führt 
zu hohem Spitzenstrom.

Autor: Joachim B. (jojo84)
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Eine ganz andere Idee von mir: bist du sicher, daß deine Platine 
fehlerfrei ist? Ich frage, weil ich hin und wieder bei geätzten Platinen 
winzigwinzigkleine Kurzschlüsse drauf hatte, die man fast nur mit 
Monokel sehen konnte. Bei dir scheinen auch z.T. recht kleine Abstände 
da zu sein...
Hab bei mir die schadhaften Stellen mit 10A "entfernt" ;) ...

Gruß

Autor: MaWin (Gast)
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> Nein, der (Wechsel-)Strom des Schaltreglers fließt
> durchaus durch die Elkos.

Jein.

Beim Step-Down ist es harmloser:
Wenn die Last 0.6A braucht, schaltet der Schaltregler
die Spule so, daßder Strom in ihr ansteigt (von 0.5
auf 0.7A z.b.) und wieder abfällt (von 0.7 auf 0.5A).

Es entsteht am Ausgang ein Differenzstrom zum Laststrom
vom -0.1A bis 0.1A, der nicht direkt in die Last geht,
sondern in den Elko abgezweigt wird.

Ähnlich ist es am Eingang: Im schlimmsten Fall, nämlich
wenn die Stromzufuhr ein Konstanstrom ist, muss der
Elko den Ripplestrom liefern können, nicht den
tatsächlichen Ausgangsstrom.

Bei 56kHz und 330uH an 48V ist der Ripplestrom ca. 140mA,
dennoch kann er zu gross für die Elkos sein.

Allerdings empfiehlt National mehr als 330uH bei so
hoher Eingangsspannung, eventuell kommt der IC mit dem
Tastverhältnis nicht so weit runter. Daher ist der Strom
vielleicht viel höher als Frank Walter ihn ausrechnet.

Autor: S. G. (goeck)
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Hallo Leute,

danke für eure Hinweise.
Habe jetzt mal neu dimensioniert nach Datenblatt und versucht die EMV 
Hinweise einzuarbeiten.
Würde mich freuen, wenn ihr mal drauf schaut.

Viele Grüße
Stefan

Autor: SimpleSwitcher (Gast)
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im Datenblatt der org.LM Switcher ist doch ein Diagramm für die Spulen 
drin.
"Energiewert" ausrechnen und Spule aus dem Diagramm ablesen. Feddich

Autor: MaWin (Gast)
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Die Platine (alt und neu) ist doch falsch:
Pin 2 Output geht an Spule/Diode, nicht an Elko.

Autor: S. G. (goeck)
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SimpleSwitcher schrieb:
> im Datenblatt der org.LM Switcher ist doch ein Diagramm für die Spulen
> drin.
> "Energiewert" ausrechnen und Spule aus dem Diagramm ablesen. Feddich
Hab ich genauso und nach der Tabelle auf S.18 Datenblatt gemacht.

MaWin (Gast) schrieb:
> Die Platine (alt und neu) ist doch falsch:
> Pin 2 Output geht an Spule/Diode, nicht an Elko.
Tatsache, du hast das als Einziger gesehen. Danke dir. Habe daraufhin 
das Schematic angepasst und mich schon vorher gewundert, warum meine 
Pfade nach der EMV Betrachtung nicht funktionieren. Jetzt hat es 
funktioniert und ich habe die Pfade mal eingezeichnet. Nicht die 
Krönung, diese einseitige Lösung, aber ein wenig optimierter als die 
erste Version meine ich. Stimmt die Pfaderkennung so?

Grüße
Stefan

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Die Thermals (Wärmefallen) müssen unbedingt da raus.

Autor: S. G. (goeck)
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Simon K. schrieb:
> Die Thermals (Wärmefallen) müssen unbedingt da raus.

Du meinst jetzt bei allen Bauteilen, generell? Ich habe die Wärmefallen 
bei der GND Fahne des Reglers weggenommen, aber generell alles 
rauszunehmen...ist das notwendig?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Überall da wo viel hochfrequenter Strom fließt natürlich.

Autor: S. G. (goeck)
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So Hallo zusammen,

jetzt habe ich die Platine geätzt und bestückt.
Eingesetzt habe ich folgende Bauteile.
  - C_in:  100µF / 63V-Spannungsfestigkeit
  - C_out: 200µF / 16V-Spannungsfestigkeit
  - L1:    2200µH / 0,75A-Stromfestigkeit
  - D1:    1A-Stromfestigkeit / 20V-Spannungsfestigkeit

Ich bekomme 5V Ausgangsspannung und die Schaltung wird nicht über 30°C 
warm :-)

Vielen Dank euch allen
Grüße

Autor: Entwickler (Gast)
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>  - D1:    1A-Stromfestigkeit / 20V-Spannungsfestigkeit

Bei den 20V der Diode wird es auch nicht warm, sondern stickig :-)

Autor: S. G. (goeck)
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Entwickler schrieb:
>>  - D1:    1A-Stromfestigkeit / 20V-Spannungsfestigkeit
>
> Bei den 20V der Diode wird es auch nicht warm, sondern stickig :-)

Wie komme ich auf 20V? es ist eine MBRS360TR, die bis 60V ab kann.
So...;-)

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