Diskreter Step-Up Regler

Da fehlen keramische Ein- und Ausgangskondensatoren und ein 
Eingangs-Elko.

Man nimmt bei Frequenzen von typischerweise 50 bis 100kHz einen Treiber 
der auch diskret aufgebaut werden kann.

Du brauchst eine gewisse Spannung für das Gate, schau mal ob 3V 
ausreichen (minimale LiIon Akkuspannung) du kannst einen normalen 
Treiber nehmen (NPN+PNP oder 2xNPN+Diode oder einen 74HC4050)

Wenn die Spannung nicht ausreicht kannst du einen Bootstrap-Kondensator 
nutzen oder du nimmst die Spannung vom Ausgang.

Der IRLM Moset lässt mir bei 3 V Gatespannung laut Datenblatt noch ca. 
150 mA durch, reicht das? Ein Treiber sollte aufgrund extremer Platznot 
vermieden werden, hoffe das schafft der AVR wenn ich so auf ca. 30 kHz 
gehe.

Ich würd da keinen Mosfet nehmen, sondern einen kleinen NPN Transistor. 
Bei 5mA/20 Volt fliessen bei 3.7 Volt auch nur ein paar 10mA. Vor 
einiger Zeit hab ich sowas für etwa 40V/5mA gebaut, mit einem SMD BC817 
Transistor.

Läuft einwandfrei, wurde auch von einem Atmel Tiny AVR angesteuert.

Wenn Du einen Mosfet nimmst, dann solltest Du unbedingt noch einen 
Widerstand vom Gate nach Masse schalten. Wenn nämlich der Ausgangs-Pin 
vom Controller mal hochohmig ist, kann sich das Gate leicht mal aufladen 
und dann leitet der Mosfet auch mal dauerhaft.....

Bestell Dir zusätzlich einen PUMH10.
Da sind zwei NPN drinnen, die Du super so zusammenschalten kannst, das 
der MOSFET mit der selbst erzeugten Ausgangsspannung geschaltet wwerden 
kann. Das Gehäuse ist auch klitzeklein. SOT565 oder sowas ( hälfte Sot23 
mit 6 Beinchen )

Axelr  .- .-.

Werner schrieb:

>
> - Eingangsspannung ca. 3.7 V (LiIo Zelle)
> - Ausgangsspannung ca. 20 V (muß nicht sonderlich genau oder gesiebt
> sein)
> - Ausgangsstrom ca. 5 mA max.
> - Möglichst wenig Bauteile / platzsparend
> - Möglichst wenig Energieverbrauch wenn keine Strom entnommen wird

schau dir den "Reststrom" vom FET an. der kann durchaus hoch sein.
Der Gatewiderstand nach GND (2k2) ist schon angsprochen worden - gerade 
beim AVR unbedingt nötig, da dessen Pins im reset auf Tristate 
sind.....


>
> Dazu habe ich mir die Schaltung im Anhang ausgedacht. Kann das so
> funktionieren, bzw. was könnte man verbessern? Als Takteingang wollte
> ich den ohnehin vorhandenen AVR nehmen.
>
> Geplante Bauteile:
> - MOSFET IRLML 2803 (30 V, 1.2 A, Rdson 0.25 Ohm)
> - Spule Würth TPC Speicherdrossel 1000 µH (
> http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/pdf/744062102.pdf )


Anonsten paßt das schon, ich hab einen FET von NXP (PMV40UN) genommen, 
der funktioniert auch bei Ubat=2V noch sinnvoll, Ugs(th) ist wichtig.

der FET hat auch den Vorteil, daß er den Kurzschlußstrom meiner Batterie 
verrägt und daher ein SW-Fehler "nur" eine leergezuzelte Batterie zur 
Folge hat, aber die Hardware unbeschädigt bleibt, gerade in der 
Entwicklungszeit war das sehr fein...

Kerko oder Elko oÄ so nach wie möglch an der Spule ist sicher kein 
Fehler.

Hier läuft sowas ähnliches an einen MSP430 mir Uin=2,8V und Uout=25V 
vollkommen problemlos mit ~16kHz ohne speziellem Trieber-IC....

Grüße

MiWi

>Ich würd da keinen Mosfet nehmen, sondern einen kleinen NPN Transistor.
Welchen Vorteile hätte das? Eventuell kann ich mir dann einen Widerstand 
sparen, indem ich vom AVR einfach nur den Pullab aktiviere...

>Hier läuft sowas ähnliches an einen MSP430 mir Uin=2,8V und Uout=25V
>vollkommen problemlos mit ~16kHz ohne speziellem Trieber-IC....
Oh, das klingt hervorragend, kannst Du Dich an den Spulentyp erinnern?

Gruß
Stefan

Die Schaltung hat ganz allgemein das Problem, daß sie keinerlei 
Überstromschutz hat. Bei Überlast am Ausgang (die schon entsteht wenn 
der dort leere Siebelko erst aufgeladen werden muß) sinkt der Strom in 
der Spule nicht mehr auf 0 ab, sondern steigt immer weiter, so daß die 
Spule bei 130mA sättigt, und der Strom bis 1A steigt, die 3.5 Watt hält 
die Spule nicht aus und raucht ab.

Daher sind solche "einfachen" Schaltungen Blödsinn, gerade Anfänger 
kommen damit nicht klar, daher wurden Schaltregler-ICs erfunden. Nimm 
dir einafch einen, dann passiert auch nicht mehr der Lapsus, einen 10V 
MOSFET zu verwenden und keine 3V zur Ansteuerung zu haben, schon bei 
4.5V Ansteuerspannung hat der MOSFET 0.4 Ohm und lässt nur 0.46A durch, 
für 3V ist er gar nicht spezifiziert (da kann oder kann er nicht leiten, 
er ist jedenfalls kurz vor dem abschnüren).

>Die Schaltung hat ganz allgemein das Problem, daß sie keinerlei
>Überstromschutz hat.
Wie wäre es wenn man einen NPN nimmt mit Emitterwiderstand, so dass z.B. 
max. 200 mA durch die SPule könnten?

>schon bei
>4.5V Ansteuerspannung hat der MOSFET 0.4 Ohm und lässt nur 0.46A durch,
welchen MOSFET meinst Du damit?

>Ist die Last die an dem Stepup hängt auch irgendwie von dem Atmega
>abhängig, wird z.B. von diesem gesteuert, direkt oder indirekt?
sehr sehr indirekt, ja

>Daher sind solche "einfachen" Schaltungen Blödsinn, gerade Anfänger
>kommen damit nicht klar, daher wurden Schaltregler-ICs erfunden
Wenn sich das geforderte mit höchstens dem gleichen Platzverbrauch 
realisieren lässt wäre mir das auch lieber, habe aber noch nichts 
passendes gefunden

> welchen MOSFET meinst Du damit?

Den IRLML2803, den du dir ausgesucht hast, und bei den du 
irrtümlicherweise glaubt, UGSth wäre die Spannung ab der er leitet, 
dabei ist es die Spanung ab der er garantiert sperrt.


> Wenn sich das geforderte mit höchstens dem gleichen Platzverbrauch
> realisieren lässt wäre mir das auch lieber, habe aber noch nichts
> passendes gefunden

Platz ist SICHER nicht das Probelm, LM3224 ist kleiner als deine 1mH 
Spule und enthält schon den MOSFET, aber ob du die Teile verlöten kannst 
ist fraglicher, wobei MSOP8 noch harmlos ist, der hat sogar noch 
Anschlussbeinchen.

>aber ob du die Teile verlöten kannst
>ist fraglicher
Bis 0.5mm Pitch ist das kein Problem, SOT23-6 geht z.B., hab ne recht 
ruhige und feine Hand...
Hast mich auf jeden Fall dazugebracht etwas besser zu suchen, und siehe 
da, habe z.B. den MAX8571 im SOT23.6 Gehäuse, aber leider keine 
Bezugsquelle. Dann den LM27313, sieht auch gut aus, gibt's bei Farnell 
relativ günstig.
Das wird auf jeden Fall noch kleiner als mein diskreter Aufbau, weil die 
Spule noch kleiner werden kann. Ich mach mir mal noch ein paar Gedanken, 
vielen Dank soweit!

Gruß
Peter

Werner schrieb:

>>Hier läuft sowas ähnliches an einen MSP430 mir Uin=2,8V und Uout=25V
>>vollkommen problemlos mit ~16kHz ohne speziellem Trieber-IC....
> Oh, das klingt hervorragend, kannst Du Dich an den Spulentyp erinnern?

Hallo Stefan

ja, 330uH, der Rest das tut hier nichts zur Sache, da das Platzbedingt 
eine Sonderanfertigung ist und der Teil daher eh nicht frei verfügbar 
ist.


@MaWin:

Ein uC kann diese Schaltregeler wunderbar nachbauen, es sind nur ein 
paar Look-up-Tabellen, die da zu betrachten sind. Und eine 1000u-Spule 
raucht nicht wegen einem popeligem Elko beim ersten Laden ab - nicht bei 
5V. Der Rest ist Software.


Grüße

MiWi

Werner schrieb:


> Dann den LM27313, sieht auch gut aus, gibt's bei Farnell
> relativ günstig.

Obacht - der ist wegen seiner 1,6MHz relativ heikel bei seiner gesamten 
Peripherie, also C, D, L _und_(!) Layout.... Du solltest da schon etwas 
besser wissen, wie Du das machst.... und die Hinweise im Datenblatt so 
ordentlich lesen bis Du sie verstanden hast.

Also - keine Elkos, Tantals sondern Kerkos, schnelle Dioden und Spulen, 
die die 1,6MHz auch vom Material her können....

Nicht das es nicht geht (läuft vermutlich nicht nur hier ein 
Stückzahlen), aber wenn Du schon die Frage ob so ein Plan möglich ist 
als Frage stellst....

Grüße

MiWi

>Obacht - der ist wegen seiner 1,6MHz relativ heikel bei seiner gesamten
>Peripherie, also C, D, L _und_(!) Layout
Ich mag herausforderungen ;-)
Eine Layoutempfehlung ist im Datenblatt, die kann ich 1:1 übernehmen, 
Kerkos ist klar, wie im Datenblatt beschrieben, Spule eine WE-TPC von 
Würth 
(http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/pdf/744028100.pdf), 
Diode eine MBRS 140, Groundplane drunter, hm, mal sehen... reizend!

Gruß
Gerhard

So, habe mal ein Layout gemacht... könnte das hinhauen?

Gruß
Herbert

Würde es für 5mA nicht einfach auch eine 
Ladungspumpe/Spannungsverdoppler tun?
Dann wären es nur ein paar Kondensatoren/Dioden.

Gruß

Hallo,

händisch habe ich solche Bauteile (SOT23-5, auch TQFP 100 etc.) schon 
oft gelötet, da bin ich sehr routiniert. Allerdings möchte ich nicht 
ausschließen dass ich mir eine kleine Serie davon im Reflowverfahren 
bestücken lassen, wusste ich nicht dass da die Vias schlecht sind, Danke 
für den Tip! Warum dass die Jungs im Datenblatt allerdings vorschlagen 
ist schon krass, die schreiben auch nix von "plugged vias", naja. Mal 
sehen ob ich im Layout noch etwas Platz hinkriege, aber es geht da sau 
eng zu :-(
Ach ja, der DRC in Eagle meldet natürlich einen Overlap im Layer 1...