LM3406 LED Treiber an LiPo 4Zell Akku

[Alex K. (derheld2k1)]

Hallo Zusammen,

ich habe einen 1,5A LED Treiber mit dem LM3406 aufgebaut.
Der Aufbau ist dem Datenblatt entnommen, beim Layout wurde auf die 
Stromkreise etc geachtet.

Der Regler funktioniert hervorragend wenn ich ihn an einem Labornetzteil 
mit um die 16V betreibe. An dem Netzteil habe ich den Treiber 
stundenlang bei voller Last betreiben, auch gedimmt und viele An/Aus 
Zyklen gefahren.

Nun habe ich ihn an einen neuen, voll aufgeladenen 4zelligen LiPo Akku 
gehängt und der Treiber ist nun hinüber. Er liefert nun nur noch ca 
100mA Strom.

Da der komplette Aufbau eines neuen Treibers (inkl Platine, Bestückung, 
...) mich fast einen ganzen stressigen Tag kostet, will ich nicht 
einfach den nächsten am Akku verheizen.

Hat jemand eine Idee wo das Problem liegt, bzw. wie ich den Treiber 
schützen kann?

Viele Grüße,
Alex

[Alex K. (derheld2k1)]

Hat wirklich niemand eine Vermutung?
Fehlen wichtige Details?

Falls jemand den konkreten Schaltplan und/oder Layout braucht, einfach 
sagen.
Kann ich aber erst heute Abend reinstellen wenn ich wieder zu Hause bin.

[Raimund R. (corvuscorax)]

Hmmm, schwierig zu sagen, ohne den Aufbau etc. zu kennen!

Darum meine folgende ganz vage Vermutung:
Hattest Du die LiPos evtl. aus versehen mal verkehrt gepolt 
angeschlossen?
Das was der Unterschied sein könnte ist der, dass Labornetzteile i.d.R. 
eine Strombegrenzung bei einigen wenigen Ampere haben (hängt natürlich 
vom verwendeten Netzteil ab) und die LiPos eine extrem hohe 
Stromlieferfähigkeit besitzen - Wird ja auch meistens auf den LiPos 
selbst als Multiplikator von 'C' angegeben. Wenn die Kapazität (mAh oder 
Ah) bekannt ist, kennt man somit auch den max. Strom, den die Zelle 
liefern kann ohne in die 'ewigen Jagdgründe' einzugehen.

Auch ist der Defekt irgend eines (anderen aktiven/passiven) Bauteils 
möglich. Also zumindest würde ich mal die Diode (D1) checken sowie die 
ordnungsgemäße Verbindung des Shunt-Rs mit den Pins vom LM3406, usw.

Ansonsten gilt wie immer: Layouts und tatsächlicher Schaltplan, als auch 
ggf. Bilder vom Aufbau könnten hilfreich sein!

[Alex K. (derheld2k1)]

Vielen Dank erstmal für die Antwort.
Dass der LiPo wesentlich (~100A) mehr Strom liefern kann als mein 
popliges 2A Netzteil ist mir bewusst.
Allerdings steigt im Betrieb mit dem Netzteil bei 15V der Strom nie über 
1,1A (ohne Strombegrenzung).

Ich werde heut am frühen Abend Layout/Schaltplan und Foto anhängen.

[Alex K. (derheld2k1)]

Anbei Schaltplan und Layout.
Die Spule hat 12µH.
Der eingezeichnete 0R39 Widerstand ist in Wirklichkeit 3 0R39 
Widerstände gestapelt aufgelötet um auf 13mOhm zu kommen.
Top Layer ist nur Masse.
Foto hab ich grad nicht zur Hand.

[Raimund R. (corvuscorax)]

Auf den ersten Blick (noch) keinen Fehler entdeckt.
Werde mir aber erst, mit Verlaub, Morgen die Sache eingehender 
Anschauen, wg. einem Termin heute Abend.
Evtl. hat aber bis morgen schon jemand anderes seine ersten Analysen 
abgeschlossen. ;-)

Ciao mit "au"

[Georg A. (georga)]

Wann ist er denn kaputtgegangen? Beim allerersten Anschalten oder erst 
nach einer Weile Betrieb? Nicht, dass das jetzt unmittelbar auf einen 
Schuldigen hinweist, aber ausschliessen könnte man da schon was...

[Alex K. (derheld2k1)]

Mit Akku gings ca 2min gut, dann hab ich den Akku wieder getrennt.
Nach kurzer Zeit habe ich den Akku wieder angeschlossen und dann trat 
der Fehler (viel zu wenig Strom) sofort auf, und seitdem immer.

[Georg A. (georga)]

Schau doch mal Seite 16 vom Datenblatt an. Das klingt doch genauso wie 
dein Problem....

[Alex K. (derheld2k1)]

> Schau doch mal Seite 16 vom Datenblatt an. Das klingt doch genauso wie
> dein Problem....
Vielen Dank für den Hinweis

Du meinst VIN Pin Protection? (Die Seitenzahlnummerierung ist etwas 
durcheinander, seit TI ein Deckblatt eingefügt hat :) )

Erzeugen LiPos denn so hohe Spitzen beim Anschließen?
Oder habe ich so große Induktivitäten im Layout?

Falls das wirklich mein Problem ist, werde ich mal eine Zenerdiode 
reinbauen.
Welchen Wert brauche ich dann, in der Größenordnung der Eingangsspannung 
oder denke ich da grad falsch?

[Raimund R. (corvuscorax)]

Alex K. schrieb:
>> Schau doch mal Seite 16 vom Datenblatt an. Das klingt doch genauso wie
>> dein Problem....
> Vielen Dank für den Hinweis
>
> Du meinst VIN Pin Protection? (Die Seitenzahlnummerierung ist etwas
> durcheinander, seit TI ein Deckblatt eingefügt hat :) )

Wenn Du den Link von Deinem ersten Posting nimmst, dann kommst Du hier 
hin:
http://www.mikrocontroller.net/part/LM3406

Dort ist es im PDF die Seite 16 - Seitenzahlen stehen ja am unteren 
Blattrand.

>
> Erzeugen LiPos denn so hohe Spitzen beim Anschließen?

Der Akku selbst nicht! Seine Spannung ist durch die 'Chemie' vorgegeben.

> Oder habe ich so große Induktivitäten im Layout?

Das auch nicht gerade, wenn ich mir die Platine so anschaue, aber auch 
Zuleitungen können ihren Teil dazu beitragen.

>
> Falls das wirklich mein Problem ist, werde ich mal eine Zenerdiode
> reinbauen.

Das solltest Du auf jeden Fall machen. Und nicht vergessen den 
höchstwahrscheinlich zerstörten LM3406 ebenfalls zu tauschen.

> Welchen Wert brauche ich dann, in der Größenordnung der Eingangsspannung
> oder denke ich da grad falsch?

Nein zu "...in der Größenordnung der Eingangsspannung ..." und Ja zu 
"... oder denk ich da grad falsch"! ;-)
Der Wert sollte über(!) der von Dir vorgesehenen max. mögl. 
Betriebsspannung liegen:
Geladene LiPos haben bis zu 4,2V (wenn ich mich jetzt nicht irre) je 
Zelle als Ladeschlussspannung. Bei vier Zellen hast Du also fast 17V. 
Eine 24V, 30V oder auch 36V Z-Diode sollte es sein. Auf jeden Fall gilt 
es die "Absolut Maximum Ratings" nicht zu überschreiten, was beim LM3406 
ohne das "HV"-Postfix folglich 45V wären.

[Alex K. (derheld2k1)]

> Der Akku selbst nicht! Seine Spannung ist durch die 'Chemie' vorgegeben.
Ah eigentlich logisch, habe mir aber so noch nicht überlegt, Danke !

>> Falls das wirklich mein Problem ist, werde ich mal eine Zenerdiode
>> reinbauen.
>
> Das solltest Du auf jeden Fall machen. Und nicht vergessen den
> höchstwahrscheinlich zerstörten LM3406 ebenfalls zu tauschen.

Ich habe den Treiber bereits komplett neu aufgebaut, ich werde also die 
Zenerdiode oben auf die Eingangskondensatoren auflöten.

Ein "Redesign" schadet im zweiten Schritt sicherlich nicht.

> Geladene LiPos haben bis zu 4,2V (wenn ich mich jetzt nicht irre) je
> Zelle als Ladeschlussspannung. Bei vier Zellen hast Du also fast 17V.
korrekt.
> Eine 24V, 30V oder auch 36V Z-Diode sollte es sein. Auf jeden Fall gilt
> es die "Absolut Maximum Ratings" nicht zu überschreiten, was beim LM3406
> ohne das "HV"-Postfix folglich 45V wären.

Alles klar... 24V Zenerdioden hab ich hier noch rumfliegen.


Sind weitere Fehlerquellen möglich, die mir den Treiber killen?
Denn die Absicherung des VIN Pins, scheint ja nicht zwingend der Grund 
gewesen zu sein (Akku liefert keine Spitzen, Layout i.O.)

[Omega G. (omega)]

Alex K. schrieb:
> Der eingezeichnete 0R39 Widerstand ist in Wirklichkeit 3 0R39
> Widerstände gestapelt aufgelötet um auf 13mOhm zu kommen.

Wenn ich mich recht erinnere, kommt man mit 0,2 Ohm bereits auf 1 A 
Ausgangsstrom. Du hast zum Glück 130 mOhm, was einem Strom von ~1,5 A 
entsprechen würde. Ist zwar etwas hoch, sollte das IC aber nicht töten.

Dein Netzteil ging nicht in Strombegrezung, oder? Also du hattest den 
vollen Ausgangsstrom?

Ansonsten würde ich dir empfehlen am Ausgang noch 1 - 2,2 µF vorzusehen 
und den Boost Kondensator auf 100 nF zu vergrößern.

Ich verwende diese ICs bei Spannungen um die 30 V mit 1 A Ausgangsstrom, 
das geht problemlos, die Spannung sollte also nicht das Problem sein.

[Alex K. (derheld2k1)]

> Du hast zum Glück 130 mOhm, was einem Strom von ~1,5 A
> entsprechen würde.
Ja, da ist mir eine 0 durch die Lappen gegangen :)


> Dein Netzteil ging nicht in Strombegrezung, oder? Also du hattest den
> vollen Ausgangsstrom?
Richtig

> Ansonsten würde ich dir empfehlen am Ausgang noch 1 - 2,2 µF vorzusehen
> und den Boost Kondensator auf 100 nF zu vergrößern.
Wenn ich am Ausgang noch n C häng bekomme ich laut Datenblatt Probleme 
beim Dimmen, deshalb habe ich den weggelassen:
This application does not require high frequency PWM dimming,
allowing the use of an output capacitor

Im Datenblatt seht zum Boost C:
The bootstrap capacitor CB should always be a 22 nF ceramic
capacitors with X7R dielectric.

Warum also den auf 100n vergrößern?

[Alex K. (derheld2k1)]

So,

das Problem scheint gelöst zu sein.
Ich habe eine TVS Diode mit einer Durchbruchspannung von ca 20V zwischen 
VIN und GND gelötet.

Der LED Treiber lebt auch nach 2h Dauerbetrieb, und hektischen 
Powercyles noch.

Vielen Dank an alle für die Unterstützung!