Hallo liebe Forenmitglieder, ich habe ein Problem mit meinem Step-Down Schaltregler (LM2673-ADJ). Die Ausgangsspannung weißt Peaks von 40mV - 45mV auf (negativ wie positiv). Ich habe zuerst an einen Messfehler gedacht, nachdem ich das hier gelesen habe: http://www.elektronikpraxis.vogel.de/hardwareentwicklung/articles/287435/ Allerdings lassen sich die Peaks auch direkt an der Last (Hochlast-Drahtwiderstand) messen (diese ist mit ca. 50cm langen Leitungen mit dem Schaltregler verbunden). Daher glaube ich nicht an eine Einkopplung durch die Spule, da diese ja weit genug entfernt liegt. Um die Ausgangsspannung zu filtern, habe ich nach folgenden Application Note einen doppelten Tiefpass hinter dem LM2673 geschaltet: http://www.we-online.de/web/de/electronic_components/produkte_pb/application_notes/verlustfrei_gefiltert.php Desweiteren befindet sich ein Eigangsfilter vor dem Schaltregler, der das Schwingen verhindern soll: http://www.we-online.de/web/de/electronic_components/produkte_pb/application_notes/emv_filter_fuer_dc_dc_schaltregler_optimiert.php Die Peaks haben die selbe Frequenz wie die Schaltfrequenz des Reglers, d.h. sie treten immer beim Schalten auf. Die Bauteile sind alle auf den Einsatz im Schaltregler optimiert (Ausgangselko: ESR 11mOhm, Speicherspule: Fres= 8,5MHz I= 5,5A). Wo liegt hier möglicherweise die Ursache für die relativ heftigen Peaks? Die Ausgangsspannung ist ja ansonsten schon glatt. Hier noch ein paar Daten zum Testaufbau: Eingangsspannung: 20 V (Aus Akkus) Ausgangsspannung: 9,3 V Ausgangsstrom: ca. 1,6 A Last: 5,6 Ohm Drahtwiderstand Layout, Schaltplan, Oszillogramm und Fotos der Platine als Anhang.
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Daniel M. schrieb: > Die Ausgangsspannung weißt Peaks von 40mV - 45mV auf (negativ wie > positiv). Was ist da so schlimm dran ? Ist halt ein Schaltregler
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40-45mV Ripple (als Suchbegriff nützlich ;) ) finde ich bei 1,6A und 9,3V eigentlich ok. Der Tiefpass ist an die Frequenz des Schaltreglers angepasst? Sonst noch ein (paar) Kerko(s) dazuwerfen, die die Frequenz gut bedienen. Siehe hier, Seite 10: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm2673.pdf Als Ripple empfehlen die 1% oder weniger der Ausgangsspannung - und da bist du bei 0,5%, also das, was als gut von TI angesehen wird.
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Versuche mal die GND-Thermals am Regler, den Ausgangskondensatoren und an D1 zu überbrücken. Die sehen relativ schmal aus, und jeder Serienwiderstand hier ist schlecht. Und: wie viel ripple current verträgt dein C6? Low-ESR?
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Dirk K. schrieb: > Der Tiefpass ist an die Frequenz des Schaltreglers > angepasst? Sonst noch ein (paar) Kerko(s) dazuwerfen, die die Frequenz > gut bedienen. Ja, nach dem WE App-Note auf 10% der Schaltfrequenz, also 26KHz Das Problem ist, das ich mit der Spannung eine analoge Schaltung betreiben möchte und mich diese Spikes da stören.
Joe F. schrieb: > Versuche mal die GND-Thermals am Regler, den Ausgangskondensatoren und > an D1 zu überbrücken. Die sehen relativ schmal aus, und jeder > Serienwiderstand hier ist schlecht. > > Und: wie viel ripple current verträgt dein C6? Low-ESR? Der Brummstrom ist mit 5100mA angegeben: RS-Components Best.-Nr: 838-7639
Statt einem Elko würde ich statt C6 mal einen Keramikkondensator versuchen. Möglicherweise helfen dir 47µ Kerko an dieser Stelle mehr, als 470µ Elko.
National rät die Feedback Leitung entfernt des magnetischen Feldes der Spule zu verlegen. Meinst Du das Layout folgt dieser Empfehlung optimal? Wie ist das Oszi angeschlossen (mit Bild)? Daniel M. schrieb: > Das Problem ist, das ich mit der Spannung eine analoge Schaltung > betreiben möchte und mich diese Spikes da stören. Was erwartest Du von einem Schaltregler? Weil den alle hier so lieben? Wenn es keine heftigen Gründe bzgl. Verlustleistung gibt, hat sowas in einer sensitiven Analogschaltung nichts zu suchen.
Daniel M. schrieb: > Wo liegt hier möglicherweise die Ursache für die relativ > heftigen Peaks? Kannst Du mal bitte ein Oszi-Bild mit schnellerer Zeitablenkung machen, so dass man die zeitliche Struktur der Peaks erkennen kann? Besten Dank schonmal.
Analoger schrieb: > National rät die Feedback Leitung entfernt des magnetischen Feldes der > Spule zu verlegen. Meinst Du das Layout folgt dieser Empfehlung optimal? > Wie ist das Oszi angeschlossen (mit Bild)? Ja durchaus, ist ja eine geschirmte Induktivität. Außerdem ist da ja noch ordentlich Abstand zur Induktivität. > Was erwartest Du von einem Schaltregler? Weil den alle hier so lieben? > Wenn es keine heftigen Gründe bzgl. Verlustleistung gibt, hat sowas in > einer sensitiven Analogschaltung nichts zu suchen. Anwendung der ganzen Geschichte: Solarmodul mit 16 Volt Nennspannung -> Schaltregler -> 9,3V / 2.5A (Akku laden + Messtechnik) Knapp 17W Verlustleistung wären da sehr schlecht und ineffizient :)
Eine Option: Da die Spikes ja anscheinend nur eine Messtechnik stören wie wäre es einen entsprechenden TP vor diese Messtechnik zu hängen? Ich find die 0.5% nun am Schaltregler auch als ausreichend und würde da jetzt weniger Gezumpel drum machen.
Daniel M. schrieb: > ich habe ein Problem mit meinem Step-Down Schaltregler (LM2673-ADJ). > Die Ausgangsspannung weißt Peaks von 40mV - 45mV auf (negativ wie > positiv). Ja, das kann man deutlich sehen. Das Ganze kannst du deutlich verbessern, wenn du deine Schaltung und dein Layout dezent veränderst: 1. benutze keramische Kondensatoren anstelle der dicken Elkos. Du hast ja schon zwei davon drauf (vermutlich 22µ/25 von TaiyoYuden). 2. du brauchst weder am Eingang 220µF noch am Ausgang 470µF, denn deine Schaltfrequenz liegt ja dramatisch oberhalb von 50 Hz. Stattdessen brauchst du möglichst geringe ESR Werte. Also erstmal eine wirklich durchgehende Massefläche auf der einen Seite der LP und wirklich ganz kurze Verbindungen der Kondensatoren dorthin. Also zweiseitige LP. 3. die Leiterzüge von und zur Speicherdrossel brauchen nicht so kurz wie möglich zu sein (der Drossel sei dank), aber die Leiterzüge an den Kondensatoren müssen möglichst kurz sein. D.h. keine Stubs der Eingangs- oder Ausgangs-Schiene zu einem Kondensator, sondern Schiene direkt durch das Pad des Kondensators routen. Auf der Masseseite mehrere Vias um das Pad herum soweit das geht. 4. Den Spannungsteiler für das Feedback ordnest du nahe am Schaltregler an und du schließt ihn nicht direkt an der Drossel an, sondern am zweiten Ausgangs-Kondensator (wieder mit nem separaten LZ direkt an Pad des Kondensators) - und du hältst dich einigermaßen fern von der Drossel. 5. L1, L3, L4 und C2, C3, C6 kannst du dir klemmen, stattdessen blockst du den Eingang mit 2x 22µ/25 keramisch ab und nimmst (der einfachheit halber) auch 2x 22µ/25 keramisch anstelle von C6 6. Nimm zum Durchkontaktieren bei selbstgeätzten LP entweder fertige Durchkontaktierstifte oder mißbrauche dafür Pinheads wie diesen: " RS Best.-Nr. 2508979005", den du mit der langen Seite soweit reindrückst, bis er am Anschlag ist. Dann beidseitig festlöten und abkneifen. W.S.
Daniel M. schrieb: > Anwendung der ganzen Geschichte: > > Solarmodul mit 16 Volt Nennspannung -> Schaltregler -> 9,3V / 2.5A (Akku > laden + Messtechnik) Das hättest du eher sagen sollen. Die Schaltung ist für Solaranwendungen leider völlig nutzlos. Du brauchst einen komplett anderen Aufbau mit Eingangsspannungsmessung.
Die filterung mir L3,L4 ist schon OK, aber man sollte erst einmal das Layout soweit optimieren, das man da mit möglicht wenig Störungen anfängt. So ganz schlecht ist das Layout nicht, aber es geht noch einiges besser. Kritisch ist die Schleife mit C3 - IC(pins 2 und 1) - D1 und zurück zu C3. Die Feedbackleitung ist dabei hier eher nicht das Problem - wenn da zu viele Störungen reinkommen hat man ggf Probleme mit der Reaktion auf Lastwechesl oder Jitter bei der Arbeitsfrequenz. Die Umschaltstörungen beeinflusst das aber nicht. Zum Akku Laden über solar passt die Schaltung aber nicht gut, weil die Einagnsgspannung ggf. einbrechen kann. Da sind andere Schaltungen effizienter.
So wie ich das verstanden habe, kommt die Spannung für den Schaltregler aus dem Akku. Wie er den Laderegler für den Akku auslegt ist glaube nicht so wichtig. Wenn er wirklich Wert auf eine "saubere" Ausgangsspannung legt, ist ein getakteter Längsregler mit nachgeschaltetem Linearregler die beste Lösung. Edit: Oder gleich hinter dem LM2673 einen 317 dranhängen und noch mal messen.
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Parallel zu C7 und C8 sollten noch ein paar kleine (47nF-100nF) Kerkos. Elkos in diesem Bereich sind einfach nicht so gut für schmale schnelle Spitzen. Das Pi Filter mit 1,7µH ist m.E. auch zu durchlässig, die Spulen L3 und L4 könnten ruhig Faktor 100 grösser sein (100µH-470µH). So kriegt man selbst ICL7660 ruhig.
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Daniel M. schrieb: > Ich habe zuerst an einen Messfehler gedacht, nachdem ich das hier > gelesen habe: > > http://www.elektronikpraxis.vogel.de/hardwareentwicklung/articles/287435/ > > Allerdings lassen sich die Peaks auch direkt an der Last > (Hochlast-Drahtwiderstand) messen (diese ist mit ca. 50cm langen > Leitungen mit dem Schaltregler verbunden). Daher glaube ich nicht an > eine Einkopplung durch die Spule, da diese ja weit genug entfernt liegt. Glauben ist so eine Sache, hast du denn das mit der Massefeder am Tastkopf versucht? Mach mal eine Messung und klemme die Masse an die Schaltung und messe mit der Messspitze an diesen Massepunkt. Schaltspitzen genauso gross oder gut sichtbar? => dann ist der Tipp mit der Massespitze wirklich nicht zu unterschlagen!
Vom Akku zur Schaltung hin wäre der Regler schon nicht so verkehrt. Es gibt aber ggf. bessere Chips, die einen besseren Wirkungsgrad erreichen können und ggf. weniger Störungen verursachen. 9,3 V und 1,6 A sind allerdings schon ungewöhnlich für eine Messschaltung. Als zusätzliche Maßnahme (z.B. als Option wenn es ohne nicht ausreicht) könnte man parallel zu L3 oder L4 einen kleinen Kondensator haben, um genau die Frequenz des Nachklinglns optimal zu unterdrücken. Beim Wert müsste man wohl etwas probieren und wenigstens die Frequenz (vom Layout abhängig) nachmessen.
Lurchi schrieb: > 9,3 V und 1,6 A sind allerdings schon ungewöhnlich für eine > Messschaltung. Ich glaube nicht, dass die Messschaltung 9,3V und 1,6A braucht. Ich glaube eher, dass die Messschaltung aus dieser Quelle, die entsprechend so belastet ist, versorgt wird.
Agathe Bauer!!! schrieb: > Daniel M. schrieb: >> Anwendung der ganzen Geschichte: >> >> Solarmodul mit 16 Volt Nennspannung -> Schaltregler -> 9,3V / 2.5A (Akku >> laden + Messtechnik) > > Das hättest du eher sagen sollen. Die Schaltung ist für Solaranwendungen > leider völlig nutzlos. Du brauchst einen komplett anderen Aufbau mit > Eingangsspannungsmessung. Nee, die habe ich ja extra dafür entworfen :D Die erfüllt schon ihren Zweck. Zur Topologie der Schaltung: Solarmodul -> Schaltregler + weitere Elektronik (Messtechnik zur Strombegrenzung, Akkubalancer, etc.) -> läd 2 in Reihe geschaltete LiIon-Akkus auf -> speißen bei Nacht LED-Leuchten
Daniel M. schrieb: >> Das hättest du eher sagen sollen. Die Schaltung ist für Solaranwendungen >> leider völlig nutzlos. Du brauchst einen komplett anderen Aufbau mit >> Eingangsspannungsmessung. > > Nee, die habe ich ja extra dafür entworfen :D Die erfüllt schon ihren > Zweck. Wenn, dann nur aufgrund der geringen Effizienz des Reglers. Hat er z.B. 30% Verluste, so hast du auch nur einen Bereich von 30% für den Arbeitspunkt. Mit einem idealen Schaltregler würde sich nie ein Arbeitspunkt am Eingang einstellen. Ohne Eingangsspannungsmessung wird er auch real nur selten effizient arbeiten. Lediglich wird es evtl. so sein, daß dir das am Ende egal ist, weil selbstgebaut und so.
Agathe Bauer!!! schrieb: > Wenn, dann nur aufgrund der geringen Effizienz des Reglers. Hat er z.B. > 30% Verluste, so hast du auch nur einen Bereich von 30% für den > Arbeitspunkt. > Mit einem idealen Schaltregler würde sich nie ein Arbeitspunkt am > Eingang einstellen. > > Ohne Eingangsspannungsmessung wird er auch real nur selten effizient > arbeiten. Lediglich wird es evtl. so sein, daß dir das am Ende egal ist, > weil selbstgebaut und so. Nee, der läuft ganz gut. Effizienz liegt bei 90% etwa.
Daniel M. schrieb: > Nee, der läuft ganz gut. Effizienz liegt bei 90% etwa. Ja, funktionieren tut das sicherlich. Nur nicht effizienter als ein Linearregler. Schau doch einfach mal auf die Modulspannung, diese liegt entweder nur knapp über der Ausgangsspannung des Wandlers, oder knapp unter der Leerlaufspannung der Zellen. Evtl. kommt die Zelle sogar bei einem winzigen Leistungsbereich halbwegs an den Arbeitspunkt, aber der findet sich später fast nie.
Agathe Bauer!!! schrieb: > Daniel M. schrieb: >> Nee, der läuft ganz gut. Effizienz liegt bei 90% etwa. > > Ja, funktionieren tut das sicherlich. Nur nicht effizienter als ein > Linearregler. > Schau doch einfach mal auf die Modulspannung, diese liegt entweder nur > knapp über der Ausgangsspannung des Wandlers, oder knapp unter der > Leerlaufspannung der Zellen. Evtl. kommt die Zelle sogar bei einem > winzigen Leistungsbereich halbwegs an den Arbeitspunkt, aber der findet > sich später fast nie. Mein Mutlimeter sagt was anderes :D Die Modulspannung liegt bei 14 bis 18 Volt
Ich werde das mal mit der 2-seitigen Leiterplatte versuchen und Keramik-Kondensatoren satt dem Elko als Ausgangskondensator verwenden. Rückmeldung erfolgt nach Umsetzung. Danke erstmal für die zahlreichen Antworten.
Und verwende für die stromführenden Teile großflächige Polygone statt Leiterzüge und verzichte zugunsten niederimpedanter Anbindung auf Thermals.
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Daniel M. schrieb: > Ich werde das mal mit der 2-seitigen Leiterplatte versuchen > und Keramik-Kondensatoren satt dem Elko als Ausgangskondensator > verwenden. > > Rückmeldung erfolgt nach Umsetzung. Danke erstmal für die > zahlreichen Antworten. Das bedeutet wohl, dass mit zeitaufgelösten Oszillogrammen der "Peaks", um die ich weiter oben bat, nicht mehr zu rechnen ist. Auch gut.
Joe F. schrieb: > Und verwende für die stromführenden Teile großflächige Polygone statt > Leiterzüge und verzichte zugunsten niederimpedanter Anbindung auf > Thermals. Danke für den Tipp, werde ich berücksichtigen.
Possetitjel schrieb: > Das bedeutet wohl, dass mit zeitaufgelösten Oszillogrammen > der "Peaks", um die ich weiter oben bat, nicht mehr zu rechnen > ist. > > Auch gut. Tut mir leid, ich bin dazu noch nicht gekommen. Oszillogramm folgt noch.
Daniel M. schrieb: > Mein Mutlimeter sagt was anderes :D > Die Modulspannung liegt bei 14 bis 18 Volt Dann gelten bei Dir wohl andere physikalische Gesetze. Glück gehabt, bei mir hat das noch nie geklappt, solange Akku und Wandler die benötigte Leistung bestimmen.
Daniel M. schrieb: >> zeitaufgelösten Oszillogrammen der "Peaks" [...] >> > > Tut mir leid, ich bin dazu noch nicht gekommen. Oszillogramm > folgt noch. Ahh okay. Kein Problem. Ist ja nicht dringend. - Interessiert mich halt nur.
Agathe Bauer!!! schrieb: > Daniel M. schrieb: >> Anwendung der ganzen Geschichte: >> >> Solarmodul mit 16 Volt Nennspannung -> Schaltregler -> 9,3V / 2.5A (Akku >> laden + Messtechnik) > > Das hättest du eher sagen sollen. Die Schaltung ist für Solaranwendungen > leider völlig nutzlos. Du brauchst einen komplett anderen Aufbau mit > Eingangsspannungsmessung. Da muss ich zustimmen! Das funktioniert nur dann gescheit, wenn das Modul soweit bestrahlt ist, dass es für den vollen Betrieb ausreicht. Darunter bekommt das üblen Schluckauf (anlaufen -> Spannung bricht ein --> anlaufen). Das hat man mindestens zweimal an schönen Tagen, bei schlechten Tagen praktisch permanent. Dumm ist dabei, dass die Frequenz des Schluckaufs niedrig und variabel ist, sprich das hast du überall in der Schaltung und es ist nicht ausfilterbar. Du brauchst ein mehrstufiges System, damit das gescheit funktioniert: Solarmodul --> Charger (solartauglich) --> Akku -> Linear/Schaltregler -> Schaltung Man braucht für den Charger nicht unbedingt eine MPPT, aber ein Typ mit Eingangsspannungsregelung braucht man schon. Z.b. den hier: http://www.ti.com/product/bq24650 TI lügt hier, das ist kein MPPT sondern Eingangsspannungsregelung ;-) Macht aber nichts, für deinen Zweck tut auch das. Aber das Problem einfach leugnen oder ignorieren ist bei Elektronik keine gute Idee.
Schon mal die Empfehlungen von Lothar Miller beachtet? Da er hier auch moderiert und er nicht in Urlaub ist, kann er sicher dir da was flüstern. http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
WehOhWeh schrieb: > Das funktioniert nur dann gescheit, wenn das Modul soweit bestrahlt ist, > dass es für den vollen Betrieb ausreicht. Leider selbst dann nicht mal. Der Akku wird während jedem Wölkchen vor der Sonne schon ein Stück weit entladen. Schon möchte er bei nächster Gelegenheit einen kurzen "unbegrenzten" Strom aufnehmen. Die Wolke verschwindet nun, wunderbar, volle Sonne. Nur, den geforderten Ausgangsstrom kann der Wandler auch jetzt nicht stemmen, weil die Zelle nicht ein Mal mehr den Arbeitspunkt, und damit ihre Nennleistung erreicht. Müsste sie aber, damit am Eingang weniger Strom fließt als am Ausgang. Aber erst das macht den Wandler effizienter als einen Linearregler. Ist so ähnlich wie das Henne-Ei-Problem. Der Akku am Ausgang verschärft das Problem sogar noch mehr, als es bei einer konstanten Last der Fall wäre. Der hat immer Momente, in denen er hohe Ströme ziehen will, und nur die Zellenleistung kann diese ja begrenzen, denn es gibt keine Ausgangsstromregelung. Sobald der Akku also nur ein Mal ein wenig teilentladen ist, kommt die Zelle immer nur noch auf ca. 10 oder 11V. Aber auch nur mit Festwiderstand am Ausgang wäre es nur ein winziger effizienter Arbeitsbereich. Unter ganz bestimmten Umständen, bei fast vollem Akku, und ganz bestimmter, hoher Lichtstärke kann das mal alle Jubeljahre ein Sekündchen lang effizient funktionieren. Aber eben auch nur, weil der Wandler nicht ideal ist. Ein 100%-Wandler schafft es nicht eine Sekunde lang, unter keiner Laborbedingung.
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