Hallo liebe µC Gemeinde,
aktuell habe ich die Aufgabe, einen einstellbares Netzteil zu
entwickeln. Dieses soll eine Ausgangsspannung von bis zu 12V haben und
um die 15 bis 20A Strom liefern können soll. Ich habe ein
Festspannungsnetzteil das mir 48V zur Verfügung stellt, da der Platz
sehr begrenzt ist soll der einstellbare Teil möglichst klein werden.
Außerdem wird ein recht dynamischer Betrieb benötigt (schneller
reagierende Strombegrenzung, ggf. verschiedene Waveforms ausgeben). Ich
vermute also das ich um eine recht hohe Schaltfrequenz nicht herum
komme.
Bei meiner Recherche bin ich auf das LMG5200 von TI gestoßen. Mein Plan
wäre es jetzt ein Netzteil mit 3 bis 4 Phasen zu bauen, die jeweils von
einem LMG5200 befeuert werden. Meine Erfahrung beschränkt sich aktuell
auf diskrete Schaltregler die im 100KHz+ Bereich betrieben wurden,
allerdings immer mit entsprechenden Regler-ICs. Da das Netzteil über
CAN, UART und USB steuerbar sein soll werde ich in diesem Fall wohl
nicht um eine Steuerung per µC herumkommen.
Daher komme ich jetzt zu meiner eigentlichen Frage. Hat jemand
Erfahrungen mit dem TI Modul und hat ggf. Tipps für mich? Außerdem wäre
ich auch dankbar über Tipps welcher µC sich eignen würde um solch eine
Aufgabe zu erfüllen.
LG Justin
Ich hab den LMG5200 mal in einem Muster benutzt. Sehr beeindruckend, was
das Teil kann.
Probleme: Übel in der Verarbeitung von Hand, da die PADs unter dem
Bauteil verschwinden. Vor allem, wenn beim Testen einer kaputt geht.
Ansonsten schon etwas anspruchsvoll beim Layout. Bei diesen
Schaltgeschwindigkeiten ist das schon ziemliche HF Technik.
Strombegrenzung war einigermassen zu handhaben. Als Prozessor hatte ich
den STM32F334 für die PWM benutzt. Klappte sehr gut. Gibt aber
inzwischen neuere STM32G4xx Typen, die mehr Speicher haben. Mir hatte es
gereicht.
Am Ende hab ich den DRV8412 benutzt, reicht für 250kHz und 5Apeak.
Technisch schöner ist der LMG5200, aber reichlich teurer und
aufwändiger.
Wir haben hier mehrere im Einsatz und sie funktionieren tadellos. Lohnen
tun sie sich aber wirklich erst wenn die Schaltfrequenz in den MHz
Bereich geht. Wenn man einen Reflow Ofen bzw. eine Heißluftlötstation
hat ist das Löten eher kein Problem.
Wenn du keine besondere Kühlung vorsehen willst würde ich nicht viel
mehr als 4 bis 5A pro FET machen, von daher bist du mit deinen 3 bis 4
Phasen schon in der richtigen Richtung. Die Erhöhung der Schaltfrequenz
macht tatsächlich kaum einen Unterschied im Vergleich zu den Drain
Strömen an sich. Ich meine mich an ca. 100mW Schaltverluste bei 3MHZ zu
erinnern.
Beim Layout solltest du auf jeden Fall aufpassen. Masseflächen sind bei
dem Ding tödlich und sollten vor allem unter den Ausgängen vermieden
werden. Die Schaltfrequenz an sich macht da noch einen kleinen Teil, die
rise time von diesem Ding ist so abartig das du massive Kapazitive
Kopplungen bekommst. Es gibt aber recht gute Layout Leitfaden von TI.
Auch die Abblockekondensatoren sind extrem Wichtig, verwende mehrere um
einen möglichst breitbandigen Filter zu bekommen. Wir haben bei uns 6
Stück an der "HV" Seite und nochmal 4 an an VCC für den Treiber. Diese
liegen in µF, nF und pF Bereich. Welche Größen genau kommt natürlich auf
deine Schaltfrequenz an, da bietet sich der Red Expert von WE an, die
haben zu all ihren Kondensatoren Impedanzmessungen und man kann die
richtigen Größen relativ gut raussuchen. Auch größere Bulk Kondensatoren
sind zu empfehlen.
Zur Ansteuerung würde ich einen STM32G4 empfehlen, der HR Timer bekommt
auch im MHz Bereich noch ein hochauflösendes PWM hin. Außerdem hat der
Timer diverse fault lines die auch über die integrierten Komparatoren
angesprochen werden können (bspw. Notfallabschaltung bei Überstrom).
Zudem kannst du die Phasen sehr einfach Synchronisieren und ein
Phase-Shift PWM erzeugen. Der F3 kann das prinzipiell auch, allerdings
schaden der höhere Takt und CORDIC, FMAC nicht, wenn du noch Waveforms
etc. realisieren willst.
Wenn die Induktivität nicht zu groß ist sollte die Strombegrenzung auch
kein Problem sein, sofern der Regler schnell genug Läuft.
Alles klar, danke schonmal für den Input. Ich werde mich jetzt mal daran
probieren und eine Prototypen-Platine entwerfen. Den G4 muss ich mir mal
genau anschauen, das was ich auf den 1. Blick so gesehen habe sieht aber
vielversprechend aus.
Justin G. schrieb:> Hallo liebe µC Gemeinde,>> aktuell habe ich die Aufgabe, einen einstellbares Netzteil zu> entwickeln. Dieses soll eine Ausgangsspannung von bis zu 12V haben und> um die 15 bis 20A Strom liefern können soll.> Ich> vermute also das ich um eine recht hohe Schaltfrequenz nicht herum> komme.
Wenn Du vermutest dann solltest Du dir von Anfang an eine gute Hilfe
holen die Dir unter die Arme greifen kann. Es ist kein Fehler wenn man
nicht alles kann, es ist ein gravierender Fehler sich dann nicht
beizeiten Unterstützung zu holen.
Aber: ein 250W-Netzteil ist jetzt nicht so die große Tragik, Du solltest
"nur" über das Spulendesign Bescheid wissen, denn die Datenblätter von
Würth etc sind nach wie vor voller Fallstricke, vor allem wenn die
Schaltfrequenzen nach oben gehen.
> Bei meiner Recherche bin ich auf das LMG5200 von TI gestoßen. Mein Plan> wäre es jetzt ein Netzteil mit 3 bis 4 Phasen zu bauen, die jeweils von> einem LMG5200 befeuert werden. Meine Erfahrung beschränkt sich aktuell> auf diskrete Schaltregler die im 100KHz+ Bereich betrieben wurden,
mit welcher Leistung?
> allerdings immer mit entsprechenden Regler-ICs. Da das Netzteil über> CAN, UART und USB steuerbar sein soll werde ich in diesem Fall wohl> nicht um eine Steuerung per µC herumkommen.
Der LMG5200 hat keinen Deadtime-schutz, Du solltest also wissen was
Deine Software macht. In jeder ns, die der Prozessor arbeitet.
Eventuell also über 2 CPUs nachdenken: 1 Prozessor schupft die
Kommunikation und Visualisierung, der andere macht den harten
Echtzeitkrempel.
>> Daher komme ich jetzt zu meiner eigentlichen Frage. Hat jemand> Erfahrungen mit dem TI Modul und hat ggf. Tipps für mich? Außerdem wäre> ich auch dankbar über Tipps welcher µC sich eignen würde um solch eine> Aufgabe zu erfüllen.>
Wir arbeiten in dem Bereich mit LPC15xx und nutzen die SCTs für diese
Dinge. Allerdings relativ statisch (ca. 30kHz, Timing"auflösung" 14ns)
Was mM nach wichtig wäre (und warum wir die LPCs gewählt haben): Schau
das das Werkl quasi wie eine Hardware-Statemaschine ohne SW läuft. Die
SW modifiziert "nur" die Parameter der Statemaschine wenn nötig. Damit
kann die SW durchaus einen Jitter in der Abarbeitungszeit haben ohne das
der Jitter auf die HW durchschlägt.
Das hat bei uns div. Vorteile, vor allem kann damit sehr schnell auf
Notfälle reagiert werden (ein State nennt sich "Not aus" und wird
angesprungen wenn ein Pin von extern getriggert wird -> Reaktionszeit
ein Maschinenzyklus + Pin-Delay, bei uns also ca. 20ns.... mit den
Laufzeiten durch die div. Treiber sind also in weniger als 60ns die FETs
abgeschalten... Wenn (wie bei uns) 100A ausreißen sind 50ns als
Reaktionszeit ausreichend um sie ohne weitere Schäden im System
einzufangen.
Viel Erfolg!
MiWi schrieb:> Der LMG5200 hat keinen Deadtime-schutz, Du solltest also wissen was> Deine Software macht. In jeder ns, die der Prozessor arbeitet. Eventuell> also über 2 CPUs nachdenken: 1 Prozessor schupft die Kommunikation und> Visualisierung, der andere macht den harten Echtzeitkrempel.
Das macht der HR Timer vom G4 in Hardware. Der generiert bis zu 6
komplementäre PWM Signale mit dead time in seiner Timer Hardware inkl.
Synchronisation über den Master Timer. Die Software setzt nur den DC.
Wenn man die fault lines der internen Komparatoren nutzt (oder auch die
externen) und mit der Strommessung koppelt kann die Software komplett
abschmieren und das Teil schaltet sich bei Überstrom trotzdem ab.
Guest schrieb:> MiWi schrieb:>> Der LMG5200 hat keinen Deadtime-schutz, Du solltest also wissen was>> Deine Software macht. In jeder ns, die der Prozessor arbeitet. Eventuell>> also über 2 CPUs nachdenken: 1 Prozessor schupft die Kommunikation und>> Visualisierung, der andere macht den harten Echtzeitkrempel.>> Das macht der HR Timer vom G4 in Hardware. Der generiert bis zu 6> komplementäre PWM Signale mit dead time in seiner Timer Hardware inkl.> Synchronisation über den Master Timer. Die Software setzt nur den DC.> Wenn man die fault lines der internen Komparatoren nutzt (oder auch die> externen) und mit der Strommessung koppelt kann die Software komplett> abschmieren und das Teil schaltet sich bei Überstrom trotzdem ab.
Ich kenn den G4 nicht, Danke für die Info.
Hallo,
Ich bin Bastler und habe mir die Evaluation Platine " BOOSTXL -
3PHGANINY". Als Prozessor bzW Platine nehme ich den Arduino DUE,
Der Grund ist, ich habe einen fixen Aufbau und eine sehr große Library.
https://forum.arduino.cc/index.php?board=87.0
Das sollte zu einer Minimalschaltung führen. 3 Signalleitungen
(+ Masse und Stromversorgung) vom DUE zum Boostxl. Am Eingang der
BOOSTXL - Platine mit einem Inverter-IC 74AC04 aus
PWM_AH das Signal PWM_LO machen. (so auch für B und C)
Darf man einen 3 Phasen-Funktionsgenerator so aufbauen ?
max123 schrieb:> Hallo,> Ich bin Bastler und habe mir die Evaluation Platine " BOOSTXL -> 3PHGANINY". Als Prozessor bzW Platine nehme ich den Arduino DUE,> Der Grund ist, ich habe einen fixen Aufbau und eine sehr große Library.> https://forum.arduino.cc/index.php?board=87.0>> Das sollte zu einer Minimalschaltung führen. 3 Signalleitungen> (+ Masse und Stromversorgung) vom DUE zum Boostxl. Am Eingang der> BOOSTXL - Platine mit einem Inverter-IC 74AC04 aus> PWM_AH das Signal PWM_LO machen. (so auch für B und C)>> Darf man einen 3 Phasen-Funktionsgenerator so aufbauen ?
Fange bitte einen neuen Thread an wenn Du nicht ausdrücklich mit dme
LMG5200 arbeitest. Und dort bilde bitte Sätze die auch für andere
verständlich sind.
Danke.
>Fange bitte einen neuen Thread an wenn Du nicht ausdrücklich mit dme>LMG5200 arbeitest. Und dort bilde bitte Sätze die auch für andere>verständlich sind.
Das BOOSTXL ist ein Evaluation Board. Dieses hat einen LMG5200.
Siehe ti.com und BOOSTXL eingeben.
