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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MC34063 taktet nicht, warum ?


Autor: dasrotemopped (Gast)
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Hallo zusammen,

ich komme hier an meinem DCDC Buck Converter 12 zu 5 Volt nicht weiter.
Habe den Schaltplan mehrfach gegen die Datenblätter geprüft und keinen 
Fehler gefunden.
Ohne Last verbraucht die Schaltung ca. 4 mA, regelt die Spannung am 
Ausgang aber nicht runter. Mit einem Lastwiderstand verbraucht die 
Schaltung entsprechend dem Widerstand mehr. Bei einer Eingangsspannung 
(vom Labornetzteil) von 12 Volt liegen am Ausgang 10,6 Volt an, es sieht 
also so aus als das der MC34063 einfach nur durchschaltet. Auch am 
Oszilloskop über die Schottky Diode gemessen tut sich nichts.
Die im Schaltplan vorgesehene Choke ist noch nicht eingebaut, darum ist 
die Feedback Leitung umgepatcht wie im Layout Bild zu sehen.
Wer hat einen heissen Tip für mich ?

Gruß,

dasrotemopped.

: Verschoben durch Admin
Autor: A. K. (prx)
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Ct=39pF???

Mehr als 100KHz sind nicht vorgesehen, bei deutlich mehr als 50kHz 
sollte man bereits wissen was man tut.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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Ct habe ich auch schon gegen grössere Werte ausgetauscht, ebenso die L1, 
hat
aber nichts geändert. Die Schaltfrequenz sollte mit Ct=39 pF bei ~75 kHz 
liegen, es taktet aber gar nichts. Darum vermute ich den Fehler noch wo 
anders.

Gruß,

Markus.

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

> Die Schaltfrequenz sollte mit Ct=39 pF bei ~75 kHz liegen,

Sagt wer? Häng an den mal eine Null dran.

Geheimtipp: http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/index.shtml

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Die dünnen Thermals halte ich für problematisch. Zu deinem Problem hab 
ich aber grad nix im Angebot.

Autor: A. K. (prx)
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Worin liegt eigentlich der tiefere Sinn von L2 an ausgerechnet dieser 
Stelle? Insbesondere mit dem Wicklungskurzschluss. Aber wie auch immer: 
Der  Feedback gehört m.W. vor einen Ausgangsfilter.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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Hmm, was ne Zehnerpotenz alles ausmacht. Hab mit dem Webtool noch mal 
für 75kHz nachgerechnet und 253pF rausbekommen. Da mein Sortiment nur 
220 oder 270 pF hergeben habe ich mich für 270 pF entschieden. Und siehe 
da, es geht !! Und der Ripple ist schon ohne Choke ganz OK.

Vielen Dank A.K. !!

Gruß,

Markus.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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kleiner Nachtrag:
Habe die Schaltung jetzt mal gründlich durchgetestet.
L2 hat so wie sie jetzt eingebaut ist nur eingeschränkte Funktion. Habe 
vergessen, GND vor und hinter der Spule zu trennen. Trotzdem reduziert 
die halbe Spule den Ripple von ca +-50mV auf +-10mV. Ist also nicht ganz 
vergebens drin. Der 2. Ausgangselko wird da aber auch Einfluss haben.
L1 ist bei höheren Lasten übrigens viel zu klein dimensioniert mit 65uH.
Die Ausgangsspannung bricht sehr stark ein bei Lasten über 100 mA.
Habe nach diversen Messungen und Versuchen L1 jetzt auf 5 mH 
dimensioniert. Jetzt strahlt das Ding aber deutlich ab. Ich höre je nach 
Ausrichtung der Platine ein Pfeifen aus meinem Monitor. Für 
handgewickelte Spulen finde ich die Ergebnisse ganz OK. Der Wirkungsgrad 
ist so lala, irgendwas zwischen 50 und 60%. Kann noch besser werden. Die 
Diode wird etwas kleiner und SMD, die Spule L1 wird gegen eine 
geschirmte getauscht, das Layout etwas überarbeitet.
Und die Messwiderstände können auch noch gegen einen einzelenen SMD 
Widerstand getauscht werden.

Gruß,

Markus.

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

> L1 ist bei höheren Lasten übrigens viel zu klein dimensioniert mit 65uH.

Die Induktivität von L1 wird bei Schaltreglern umgekehrt proportional 
zum Laststrom dimensioniert. Zur Nomad-Dimensionierung passt sie. Nicht 
die Induktivität ist das Problem.

> Die Ausgangsspannung bricht sehr stark ein bei Lasten über 100 mA.

Sättigung? Fass mal den Regler an, könnte heiss werden.

> Habe nach diversen Messungen und Versuchen L1 jetzt auf 5 mH

Du willst mir jetzt aber nicht weismachen wollen, dass dies eine 5mH 
Speicherdrossel mit ~1A Sättigung ist?

Drosseln ohne Luftspalt und verdrehte stromkompensierte Drosseln sind an 
dieser Stelle herzlichst ungeeignet.

Angesichts deiner systematischen Vorgehensweise noch ein Tipp: Häng 
nichts an das Netzteil dran, dessen Ableben dir an Herz oder Geldbeutel 
geht.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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noch ein weiterer Nachtrag.
Habe die Schaltung weiter durchgetestet. Die Ausgangsspannung von 5 Volt 
bleibt bei einer Stromentnahme bis 350 mA recht stabil. Der Wirkungsgrad 
ist bei der Stromentnahme ca. 72 %. Die Eingangsspannung kann zwischen 8 
und 12 Volt variieren, die Ausgangsspannung bleibt bei 5V +-0.2 Volt und 
der Ripple um die +-0.05V maximal. Und bei 350 mA Ausgang wird der 
Regler nur gut handwarm.
Zur Qualität der Spule. Die Spule ist wie erwähnt handgewickelt. Ich 
habe einfach einen Ferritring aus meiner Bastelkiste genommen, mit 
verschiedenen Lackdrahtstärken und Windungszahlen experimentiert und die 
Induktivität mit dem LC Meter grob nachgemessen. Das ist mit Sicherheit 
nicht das Optimum. Aber gemessen an der Funktion erst mal ausreichend. 
Was ich noch verbessern will habe ich ja im vorigen Post schon 
beschrieben. Und auf dem Steckbrett hat der DCDC sich schon bewährt, um 
ein paar Bastelschaltungen zu versorgen.
Für meinen ersten mc34063 Regler bin ich zufrieden, das das aus dem 
Stand nicht gleich das Optimum wird ist mir auch klar.

Gruß,

dasrotemopped

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

> Zur Qualität der Spule. Die Spule ist wie erwähnt handgewickelt. Ich
> habe einfach einen Ferritring aus meiner Bastelkiste genommen,

Eben, kein Luftspalt. Die ist als Speicherdrossel wahrscheinlich 
ungeeignet, sättigt in Nullkommanix. Mit Eisenpulverringen kannst du das 
so machen, bei Ferriten wirds komplizierter.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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A. K. schrieb:
> Der  Feedback gehört m.W. vor einen Ausgangsfilter.
Richtig, denn sonst kommt durch die Spule noch ein weiterer Pol dazu und 
der Regler neigt eher zum Schwingen. Aber: zum Glück ist die Spule L2 
ist durch den Kurzschluss von Pin 1+2 eigentlich wirkungslos und damit 
unnötig und sinnlos... :-/

Autor: dasrotemopped (Gast)
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Da ich die Spule gegen ein besseres Modell austauschen will, wo ist der 
Luftspalt in der Coilcraft DO3340P Serie, die in der AppNote AN10360 von 
Philips/NXP verwendet wird ? Für mich sieht das aus wie ein Ferritstab, 
der vom Draht umwickelt ist. Habe auch schon Referenzdesigns gesehen mit 
Ferritringspulen. ONSemi benutzt im ReferenzDesign auch die Coilcrafts ( 
gibts bei Pollin hab ich gesehen).
Zum Vergleich der Daten, im Schaltplan sind an den meissten Bauteilen 
die Digikey Artikelnummern, L1 und L2 sind gleich, weil es nur die 
Bestellnummer des Ferritrings ist.
Und das wichtigste ( meine Ferritringe haben mich 10 Cent gekostet, eine 
Coilcraft kostet bei Pollin 25 Cent, hochwertige SMD Spulen von z.B. 
Epcos bis zu 2 Euro , welche Verbesserung von meiner Schaltung erwartet 
ihr mit besseren Spulen ausser besserer EMV bei gekapselten Spulen ? 
Wirkungsgrad, Spannungstabilität, Ausgangsstrom ? Würde gerne vorher 
wissen, wie sich die höheren Preise für die Bauteile für mich als 
Vorteil bemerkbar machen. Nicht vergessen, ich benutze die SMD Variante 
vom MC34063, der hat im Vergleich zur DIL Variante nur 0.65 Watt 
erlaubte Verlustleistung statt 1.25 Watt, ist in der Ausgangsleistung 
also begrenzt.

Gruß,

dasrotemopped.

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

> Da ich die Spule gegen ein besseres Modell austauschen will, wo ist der
> Luftspalt in der Coilcraft DO3340P Serie, die in der AppNote AN10360 von
> Philips/NXP verwendet wird ?

M;uss ich dich wirklich eigens drauf hinweisen, wo an welcher Stelle in
http://www.coilcraft.com/images/do3340p.jpg
die Feldlinien durch die Luft müssen?
Und warum genau dies bei einem Ferrit-Ringer anders ist.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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OK, der Spalt zwischen den beiden Enden vom Stab. Und welche 
elektrischen Eigenschaften von meiner Schaltung verbessern sich dann mit 
der Stabspule ?

Gruß,

dasrotemopped.

Autor: A. K. (prx)
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Autor: dasrotemopped (Gast)
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da ja nur Versuch klug macht habe ich mal einen EFD15 Trafokörper plus 
Kern mit Luftspalt als Speicherdrossel umfunktioniert. Die Induktivität 
liegt ca. 150uH mit der Wicklung wie auf dem Bild. Damit kann die 
Schaltung bis zu 800 mA Strom liefern, also gut das doppelte als mit dem 
Ferritring. Der MC34063 wird jetzt allerdings bis zu 60 Grad warm. Die 
Effizienz bleibt bei ca. 70%, der Ripple liegt um die +-50mV. Ob jetzt 
der Aufpreis zu einer besseren Speicherdrossel nötig ist oder nicht 
hängt für mich jetzt also von der zu versorgenden Schaltung ab.

Gruß,

dasrotemopped.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Auf dem Bild sieht es so aus als wäre der Luftspalt nur "halbherzig" 
ausgeführt. Auch ist die Größe des Luftspalts wichtig. Hast du das mal 
durchgerechnet?

PS: Du sprichst von "Verbesserung", dabei ist es nicht schlechter, 
sondern von Grund auf falsch hier KEINE Speicherdrossel zu nehmen (also 
Ferrit ohne Luftspalt eben).

Autor: dasrotemopped (Gast)
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auf dem Bild kann man den Luftspalt nicht sehen, da der Spalt am 3. Steg 
innerhalb der Spulenwindungen ist. Ich habe das Bild ohne die 
Halteklammern für die Kernhälften gemacht, damit ich den Spalt per Hand 
grösser und kleiner machen kann um die Auswirkung direkt vergleichen zu 
können.

Gruß,

dasrotemopped.

Autor: dasrotemopped (Gast)
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zu dem "von Grund auf falsch, keine Speicherdrossel zu nehmen" hätte ich 
mal ne Frage. Wenn es so falsch ist, keine Speicherdrossel zu nehmen, 
warum funktioniert die Schaltung dann mit einem Ferritring ? Das eine 
Verdopplung der Ausgangsleistung ein gutes Argument für eine 
Speicherspule ist leuchtet mir ein. Aber die Effizienz leidet nicht 
unter dem Ferritring. Und der MC34063 ist nicht der state-of-the-art 
DCDC Wandler sondern eher eine preiswerte Lösung. Da ist es doch 
durchaus legitim, je nach Anwendungsfall mal eine billige, aber 
ausreichende Lösung zusammenzubauen, wenn das Ergebnis die Anforderungen 
erfüllt.
"von Grund auf Falsch" klingt bei mir immer nach "funktioniert so gar 
nicht" und "geht alles in Rauch auf". Das ist doch nicht der Fall.

Gruß,

dasrotemopped.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Bei kleinen Leistungen kann man es vielleicht noch machen. So kleine 
Leistungen, dass der Luftspalt auch schon sehr klein wäre.

Für den Rest siehe:
http://www.mikrocontroller.net/articles/Spule#Spei...

Autor: A. K. (prx)
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Wenn man eine Spule nimmt, die mangels Luftspalt schon weit vor dem 
erforderlichen Strom sättigt, dann schaltet der MC34063A aufgrund des 
steil ansteigenden Stroms entsprechend früher ab und die Schaltfrequenz 
steigt an. Das kann in einem gewissen Umfang mit deutlich reduzierter 
Belastbarkeit u.U. funktionieren, ist aber eine Betriebsart, der ich am 
Ausgang ungern mehr als eine billige Kontrollleuchte anvertrauen würde.

Man sollte im Auge behalten, dass ein defekter Step-Down-Regler meistens 
die Eingangsspannung direkt auf den Ausgang legt. Wenn die Schaltung 
dahinter mit 12V kein Problem hat...

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