Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Problem mit LT3796 StepUp Wandler


von Matthias (matthiasm)


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Guten Tag zusammen,

ich habe aktuell ein Problem mit einem LT3796 Wandler.

Er soll 12 - 24V Input auf 36,6V wandeln und gleichzeitig den 
Ausgangsstrom auf 1,6A begrenzen. Einen CC/CV Wandler also.

Es soll damit ein Li-Ion Akku geladen werden. der Akku hat einen int. 
Balancer und BMS (Battery Management System).

Generell funktioniert das auch recht gut, es gibt aber leider zwei 
Probleme:

- bei 12V Vin fängt der Akku manchmal nicht zu laden an. Sprich der 
Wandler schaltet nicht ein und am Ausgang des Wandlers liegt die 
Eingangsspannung an. Steckt man den Akku ein paar mal an und wieder ab 
oder erhöht die Eingangsspannung kurzzeitig lädt der Akku schließlich.

-> Am SS Kondensator liegt es nicht. Das Netzteil für die 12V liefert 
außerdem genug Strom. Es liegt am 0,15 Ohm Shunt R16. Verkleinere ich 
diesen schaltet das Netzteil sauber ein. Allerdings fließt dann 
natürlich zu viel Strom in den Akku.

- der Ausgangsstrom bleibt nicht sauber konstant und variiert teilweise 
mit der Eingangsspannung. Bei 12V Vin habe ich z.B. nur 1A am Ausgang, 
bei 18V Vin sind es dann 1.8A. Ich bräuchte aber konstante 1.6A.

-> Ich habe schon ein wenig mit der Frequenz herumgespielt, allerdings 
wird es dadurch nicht nennenswert besser.

- Schalte ich den Verbraucher am Akku ein wird der Akku nicht mehr 
geladen. Mein Ziel war es eigentlich den Akku zu laden während er von 
der Last entladen wird. Leider funktioniert das nicht, schalte ich die 
Last ein geht der Strom an Vin auf nahezu 0 und der Akku wird nur 
entladen.

Hat dazu jemand eine Idee?

Auf der Platine ist noch anderer Krimskrams mit drauf, wichtig ist 
allerdings nur der rechte Teil.

Manche DUKOS musste ich setzen weil es sich um eine selbst hergestellte 
Platine handelt. Z.B. bei der Spule.

Danke!

von Steffen (Gast)


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Hallo,
ich würde den R16 sehr klein machen, oder eher weg lassen und brücken. 
Den Strom stellst du über den Sense R ein (R14).

Gruß Steffen

von Matthias (matthiasm)


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Steffen schrieb:
> Hallo,
> ich würde den R16 sehr klein machen, oder eher weg lassen und brücken.
> Den Strom stellst du über den Sense R ein (R14).
>
> Gruß Steffen

Gute und eine schlechte Nachricht:

Messe ich den Strom lediglich über R14 funktioniert die Schaltung 
deutlich besser.

R4 und R16 wurden gebrückt.

Der Akku lädt dann auch wenn die Last aktiv ist.

LEIDER... variiert der Ausgangsstrom mit der Eingangsspannung. Dieser 
sollte ja möglichst konstant bleiben.

Der Akku ist aktuell etwa halb voll, hat eine Spannung von 34V. Häng ich 
ihn an mein Labornetzteil, stell das auf 36,6V und 1,6A ein lädt der 
Akku mit konstanten 1,6A.

Häng ich ihn an den LT3796, stelle Vin auf 12V dann lädt der Akku mit 
nur 0,4A. Regle ich Vin auf z.B. 24V hoch dann lädt der Akku mit 0,8A.

Das funktioniert also nicht nicht so ganz...

von Matthias (matthiasm)


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Also das Problem liegt am Einbruch der Ausgangsspannung sobald der Akku 
angeschlossen wird.

Im Leerlauf liegen 36,6V an, klemmt man den Akku an fällt die Spannung 
auf 35,2V (z.B.) und es fließen 0,4A.

Stelle ich mein Labornetzteil auf 36,6V ein und schließe den Akku an 
dann liegt die Spannung bei 35,8V und es fließen 1,6A.
Regle ich das Labornetzteil auf 35,2V herunter dann fließen auch dort 
nur 0,4A in den Akku.

Es hat also etwas mit der Spannungs-Regelschleife zu tun. Den 
Spannungsteiler zum Messen habe ich auch schon niederohmiger gemacht 
(8k2 und 288 Ohm). Half leider auch nichts. Tiefpass hat auch nicht 
geholfen :(

Jemand einen Tipp?

von Steffen (Gast)


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Hallo,

dann versuch mal Änderungen am EN/UVLO Pin, sowie den CSN und CSP R4 zu 
brücken. Dann fällt mir auf das du den CTRL Pin mit PWM und Vref 
verbunden hast. Ich denk nicht das es geht.

"VREF (Pin 10): Voltage Reference Output Pin. Typically
2.015V. This pin drives a resistor divider for the CTRL
pin, either for analog dimming or for temperature limit/
compensation of LED load. It can supply up to 100μA."

Versuch mal den CTRL Pin extern zu beschalten wie auf S.26 im 
Datenblatt.

Gruß Steffen

von Matthias (matthiasm)


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Hi,

R4 ist bereits gebrückt. PWM und CTRL sollen beide an VREF gelegt werden 
wenn sie nicht benötigt werden.

Denke das passt soweit und entspricht auch den Vorgaben im Datenblatt.

Ich werde heute Abend mal versuchen die Spannung direkt am Akku und über 
einen weiteren Lowpass abzugreifen.

von Matthias (matthiasm)


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Also ich hab mich jetzt nochmal hingesetzt und etwas 
herumexperimentiert.

Um eine Constant Current Regulierung zu erreichen muss der Strom 
scheinbar zwingend über R16 gemessen werden.

Alle anderen Shunts sind aktuell direkt am IC kurzgeschlossen.

Außerdem hab ich mit der Schaltfrequenz und den Spulen etwas 
experimentiert. "Am Besten" funktioniert es mit ca. 500kHz und 6,8uH.

In diesem Fall bleibt der Strom zumindest zwischen ca. 18V und 24V Vin 
bis auf kleine Abweichungen konstant.

Leider sinkt der Strom bei kleiner 12V komplett ein. Über 24V Vin steigt 
der Strom recht rapide und die Schaltung wird dann auch schnell 
instabil.

Hat vielleicht jemand Lust die Schaltung mit mir nach oben genannten 
Anforderungen durchzurechnen?

Vielen Dank.

von Andi B. (Gast)


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Für 50W Ausgangsleistung kommt mir deine Spule auf den ersten Blick 
etwas mickrig vor. Wie hast du das Kernvolumen berechnet?

Oder hast du die Dimensionierung samt Bauteile aus der AppNote 
entnommen?

von Matthias (matthiasm)


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Hmm, das ist die http://www.coilcraft.com/ver2923.cfm mit ca. 10A 
Sättigungsstrom.

Die 33µH kommen aus einer Beispielschaltung mit ähnlichen Werten. Bei 
12V Vin erwarte ich knapp 5A Strom. Die Spule sollte das doch eigentlich 
locker mitmachen?

von smpsssss (Gast)


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Matthias M. schrieb:
> Die 33µH kommen aus einer Beispielschaltung mit ähnlichen Werten. Bei
> 12V Vin erwarte ich knapp 5A Strom. Die Spule sollte das doch eigentlich
> locker mitmachen?

Die Klärung der Anforderungen startet man normalerweise noch bevor man 
einen Schaltplan zeichnet.

Jetzt noch diese Frage zu stellen, wenn die Test-Platine fertig vor 
einem
liegt -> Da ist projekttechnisch was ganz schief gelaufen.

Auch das nachträgliche Gefummel und Probieren mit der Schaltfrequenz
"Außerdem hab ich mit der Schaltfrequenz und den Spulen etwas
experimentiert. "Am Besten" funktioniert es mit ca. 500kHz und 6,8uH.",
das ganze Ausprobiere (Shunts kurzschließen, deren Signal in die
Regelung eingeht?)...

-> Hier fehlt ganz elementares Verständnis über diese 
Schaltregler-Topologie,
den eingesetzten Bauteilen, den wichtigsten Kenngrößen, aber auch beim
Zeichnen von Schaltplänen usw.

Durch gefährliches Halbwissen, kombiniert mit Fummelei und viel Glück
zu diesem Ergebnis gekommen reicht nicht aus.

von Matthias (matthiasm)


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Also erstmals danke für eure Unterstützung.

Gleich vorweg:

es funktioniert nun!

"Schuld" war R14 und die Sense Leitung zu Pin 18. Dort kam nun ein 10 
Ohm und 100nF als Lowpass rein. Auf einmal funktionierte es.

R14 und R16 sind beide zwingend erforderlich. Der Leitung für R16 habe 
ich ja bereits vorab einen Lowpass Filter spendiert.

> -> Hier fehlt ganz elementares Verständnis über diese
> Schaltregler-Topologie,
> den eingesetzten Bauteilen, den wichtigsten Kenngrößen, aber auch beim
> Zeichnen von Schaltplänen usw.

Naja deswegen verdien ich damit auch kein Geld sondern sehe es als Hobby 
für private Zwecke.

Ich denke so ganz verkehrt ist die Platine und der Aufbau nicht. Sicher 
nicht Profiliga aber ein gewisses KnowHow musste ich dennoch einbringen.

Selbstverständlich wird dieses KnowHow mit jedem Projekt erweitert.

> Jetzt noch diese Frage zu stellen, wenn die Test-Platine fertig vor
> einem
> liegt -> Da ist projekttechnisch was ganz schief gelaufen.

Die Schaltung wurde vorab übrigens in LTSpice simuliert und hat dort 
funktioniert. Die Spule habe ich aus den dort simulierten Strömen 
ausgesucht.

Ganz ohne Sinn und Verstand lief es eigentlich nicht ab. Dass eine 
Testplatine nicht auf Anhieb läuft wie in der Simulation passiert 
bestimmt auch Profis mal.

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