Mal wieder MC34063

[Thomas D. (tommmy)]

Hallo,

ich benutze einen MC34063 als step-up Klappt auch soweit ganz gut, nur, 
dass er schon seltsame Störungen am Ausgang macht, die ich nicht so 
recht zuordnen kann. (siehe Anhang)

Zum Entwurf habe ich auf dieser Seite:
http://cctools.hs-control.de/download/mc/mc34063.html
folgende Werte eingegeben:

Vin=12V
Vout=40V
Iout=80mA
Vripple=100mV(pp)
Fmin=60kHz

was dann die Werte:

Ct=481 pF
Ipk=573 mA
Rsc=0.523 Ohm
Lmin=231 uH
Co=86 uF
R=180 Ohm
R1=2k R2=62k (40V)

ergibt.

Meine verbauten Werte:
Ct=500pF
Rsc=0.5Ohm
Lmin=470uH
Co=220uF
R=180Ohm
R1=2K R2=62K

Jemand eine Idee, an welchem Bauteil es liegt? L? Co?

Bin für jede Antwort dankbar.

Gruß

[Thomas D. (tommmy)]

...noch die Vergrößerung.

[Andreas K. (a-k)]

Was für eine Diode?

[Thomas D. (tommmy)]

Schottky:10BQ040 (siehe Anhang

[Andreas R. (rebirama)]

hi,
Wenn ich mir das obere Bild ansehe, erkenne ich einen Grenzzyklus in der 
Regelung mit einer Frequenz von ~400Hz.
Das was du heraus vergrößert hast ist das eigentliche "Arbeiten" des 
Wandlers mit etwas mehr als 100kHz.

Das ist das "Problem" des MC34063: Die einfache Bang-Bang-Regelung.
(Deutsch: Zweipunktregelung: an oder aus).
Er läuft einfach ne Zeit lang mit seinem festen Tastgrad, bis der 
Ausgang zu hoch wird. Dann schaltet er wieder ab, bis der Ausgang zu 
niedrig ist, und so weiter. Der kann einfach kein PWM!

[Thomas D. (tommmy)]

Hallo,

danke erstmal für deine Antwort.
Also wenn ich die Sache richtig sehe (bitte bei Schwachsinn um 
Korrektur, da ich auf dem Gebiet nicht ganz firm bin), wird hier in dem 
kritischen Bereich (Bild 2) die Spule zu- und weggeschaltet. Finde es 
nur seltsam, dass die Frequenz 100kHz beträgt, was ja doch >>60kHz ist.
Habe testweise mal Ct auf 1nF gesetzt,dass Fmin sinkt (Spule ist dafür 
ausreichend).
Ergebnis: nur noch 2 "Ladezyklen", was ja bei kleinerer Frequenz logisch 
ist. Aber leider immernoch diese riesen Schwingungen (bis zu 800mV 
Spitze-Spitze im Umschaltmoment)
Habe auch mal nen 10nF (wollte 100, hat ich aber nich bis 50V) 
Keramikkondensator parallel zum 220uF-Elko geschaltet, keine Änderung.
Würde ein C an anderer Stelle vielleicht helfen, an der Spule z.B.?
Kann doch nicht sein, dass jeder MC34063, und den gibt´s ja doch recht 
oft, die starken Überschwinger hat, oder?
Hat jemand noch nen Vorschlag? Würde den MC34063 gern behalten...

[Andreas K. (a-k)]

Thomas D. wrote:

> nur seltsam, dass die Frequenz 100kHz beträgt, was ja doch >>60kHz ist.

Der MC34063A arbeitet nicht mit fester Frequenz. Es ist kein Zufall, 
dass in den Sheets Fmin = Mindestfrequenz drinsteht.

Dazu kommt, dass beim MC34063A als Step-Up der Leistungstransistor in 
Sättigung arbeitet, was dessen Einschaltzeit nach unten begrenzt und 
insbesondere bei hoher Fmin auf die Regelung Einfluss haben kann.

[Andreas K. (a-k)]

Was Überschwinger angeht: Das Layout spielt bei Schaltreglern auch eine 
Rolle.

[Andreas K. (a-k)]

Apropos Frequenz: Wenn ich die Arbeitsweise vom MC richtig verstanden 
habe, dann ist die Frequenz genau dann > Fmin, wenn der Stromsensor über 
Rsc zuschlägt. Was bei 100KHz statt 60KHz darauf hindeutet, dass 
entweder die Auslegung falsch ist bzw. er überlastet ist, oder die Spule 
sättigt.

[Thomas D. (tommmy)]

hallo nochmal,

denke nicht, dass die Spule in Sättigung geht, die ist eher 
überdimensioniert, und den Strom kann die in jedem Fall. Ist von Würth 
Electronics (Datenblatt: 
http://images.mercateo.com/pdf/Schuricht/7447709471_DATA_DE.pdf)
Glaube inzwischen auch, dass es am Layout liegt (Anhang ; Rsc= 1Ohm || 
1Ohm). Würde nur gern sicher sein, dass es nichts anderes ist, weil ich 
die Platine so schon habe und ungern noch eine herstellen würde.

[Andreas R. (rebirama)]

Du könntest versuchen einen D-Anteil in die Regelung einzufügen:
R2 (der "obere" Widerstand) des Spannungsteilers
    _
---|___|----
     R2
durch
    __         __
-o-|___|----o--|___|----
 |   Ra     |   Rb
 |          |
 |__| |_____|
    | | C
Ra+Rb=R2

Zum empirischen (grau ist alle Theorie ;-) bestimmen der Werte nimmst du 
am besten ein Poti mit 62k und hängst an den Abgriff den Kondensator.

Als Literatur kann ich dir von Heinz Unbehauen "Regelungstechnik II" 
empfehlen: Kapitel 3: Nichtlineare Regelung.

Falls der Transistor wirklich zu langsam aus der Sättigung kommt, 
könntest du ihn statt dessen in Darlingon-Schaltung betreiben (Siehe 
Datenblatt). Das erhöht allerdings den Spannungsabfall am Transistor.

Ich habe hier neben mir übrigens einen WLAN-Router liegen, der einen 
Step-down mit dem gleichen Chip eingebaut hat (war neugierig und hab 
reingeschaut). Der zwitschert auch, je nach Last, vermutlich das gleiche 
Problem. Das hat den Hersteller anscheinend nicht gestört g.
0,8V/40V=2% ->präziser ist die Referenz des MC34063 auch nicht!

[Thomas D. (tommmy)]

so, habe jetzt noch das im Datenblatt beschriebene optionale LC-Glied an 
den Ausgang geschaltet. Es hat sich um einiges gebessert, ist noch nicht 
ganz weg, aber doch ausreichend für meine Zwecke.
Danke für die Hilfe.

Gruß

[Andreas K. (a-k)]

Mal ein Paar eigene Bilder zum MC34063A. Kann man schön erkennen, dass 
dieses Kerlchen ein recht komplexes Verhalten zeigt, im Vergleich zu 
PWM-Festfrequenz-Wandlern wie den NS Simple Switchern.

Regler.png ist die verwendete Schaltung. Dimensioniert mit dem üblichen 
Websheet ausgehend von Fmin=25KHz Iout=15mA (10mA Nutzlast plus 5mA 
Eigenverbrauch bei Schaltung als Inverter).

Die Oszi-Bilder zeigen den Strom über dem Messwiderstand Rsc, also den 
Ladestrom der Spule. Leerlauf.png ist ohne Last gemessen, d.h. nur 
Eigenverbrauch. Last1.png und Last2.png entstanden bei 4,5mA Last 
(LCD-Spannung). Alle bei 12V Eingangsspannung.

Laut Datasheet ergibt sich bei Ct=1nF für den Oszillator ein 
Frequenzbereich von 24-42KHz, typ 33KHz. Dazu kommt die Toleranz des 
Kondensators.

Gemessen sind es ohne Einsetzen der Strombegrenzung 37KHz (Last1.png), 
das liegt gut im Toleranzbereich (der verwendete MC ist wohl von 
Fairchild).

In Last1/Last2.png gut erkennbar ist ein Regelzyklus aus etwa 6-7 
Schaltzyklen, wobei die Schaltzyklen mit dem höchsten Strom gegen die 
Strombegrenzung laufen (Last2 A->Y=336mV) und der Ladesyklus dadurch 
verkürzt wird (Last1/2 DeltaX=27/18µs). Insgesamt schwankt die 
Schaltfrequenz periodisch im Bereich 37-60KHz mit einer Periode von 
4-5KHz.

Wenn man also den Regler so betreibt, dass die Strombegrenzung einsetzt, 
was wie erkennbar auch schon im Teillastbereich völlig normal sein kann, 
dann muss man bei der Messung der Schaltfrequenz schon recht genau 
hinsehen.

[Andreas K. (a-k)]

PS: Wer einen MC mit höherer Frequenz als hier und Stabkerndrossel 
betreibt, ohne magnetische Schirmung, sollte sich also nicht wundern, 
wenn die eine oder andere DCF77-Uhr ab und zu spinnt.