Guten Abend,
für den Betrieb einer Beleuchtung mit einigen Luxeon-LEDs benötige ich
eine Konstantstromquelle. Zwecks Verlustleistung kommt eine getaktete
Stromquelle zum Einsatz. Vorzugsweise mit einem MC34063 oder LM2576. Den
Strom würde ich gerne mit einem µC steuern, der KSQ also einen Sollwert
vorgeben. Es gibt zwar einige Threads zu diesem Thema hier, allerdings
ist nirgends was Passendes dabei. Hat jemand ne Idee? Ein Ansatz von mir
wäre gewesen, dass Rückführsignal vom Shunt mit einem vom µC generierten
Analogsignal zu multiplizieren und dann erst auf den Schaltregler zu
geben. Eine Multiplikation ist in analog leider nicht so einfach...
Hat jemand eine zündende Idee?
Zwischen Strommessshunt und Schaltregler einen OP der die Differenz aus
Sollwert und Istwert verstärkt und an den Schaltregler weitergibt. So
kann man einen Sollwert vorgeben.
Die einfachsten Möglichkeit besteht darin, in den Feedbackpin einen
Strom einzuspeisen. So kann man die Stromquelle auch beeinflussen.
Danke,
das mit dem Subtrahierverstärker werde ich mir mal durchrechnen.
Was meinst du mit Strom in den Feedbackpin einspeisen? Ist der Pin an
sich nicht hochohmig?
Igor Metwet wrote:
> Was meinst du mit Strom in den Feedbackpin einspeisen? Ist der Pin an> sich nicht hochohmig?
Zwischen Feedback Pin und Shuntwiderstand kommt ein Widerstand mit ein
paar kOhm. An den Feedback Pin kommt ein zweiter Widerstand, an den dann
eine Spannung angelegt wird. Liegt hier keine Spannung an, dann ist der
Strom maximal. Legt man hier eine Spannung an, reduziert sich der Strom
bis irgendwann ist die Spannung so hoch, dass das IC komplett
abschaltet.
Das ganze ist zwar nicht alzu genau, aber sollte für eine LED reichen.
> Wird der Instrumentenverstärker überhaupt benötigt? In diesem Fall hat> der Shunt doch Massebezug.
Es sollte ein normaler OP reichen. Der Instrumentenverstärker hat
vermutlich weniger Offset usw. aber das sollte bei einer LED nicht so
kritisch sein. Ebenso kann D11 entfallen.
Ohne negative Versorgungsspannung wird die Variante mit dem INA118 nicht
funktionieren, weil:
[Zitat Datenblatt]
With single supply operation, VIN+ and VIN- must both be 0.98V above
ground for linear operation. You cannot, for instance, connect the
inverting input to ground and measure a voltage connected to the
non-inverting input.
Bei dem Preis vom INA118 würde ich die sowieso eine Variante mit einem
einfachen OP vorziehen, bzw. diskret aufbauen. Meine Anforderungen an
Genauigkeit sind in diesem Fall relativ niedrig.
Bin gerade noch auf ein kleines Problem gestoßen:
Der Strom wird durch die Taktung ja Dreiecksförmig. Das heißt, dass die
Spannung über dem Shunt dieselbe Form hat. Der OP, der Sollwert mit
Istwert vergleicht verstärkt die Differenz ja mit einer riesigen
Verstärkung und zwar schneller als der Schaltregler dies ausregeln kann.
Die Ausgangsspannung vom OP wird also riesige Ausschläge haben. Ist das
für den Schaltregler in Ordnung oder sollte ich den Abgriff am Shunt
durch ein RC-Glied glätten?
Igor Metwet wrote:
> Die Ausgangsspannung vom OP wird also riesige Ausschläge haben.
Ja. Von daher sollte die Verstärkung nicht allzu hoch sein, damit alles
noch im linearen Bereich bleibt.
RC Glied ist nicht gut, denn das bedeutet eine Phasenverschiebung und
das kann unter Umständen instabil werden und schwingen.
Oder du nimmst eben doch die einfache Schaltung mit den beiden
Widerständen, für die Matte eben einen Schaltplan gepostet hat.
Wenn du unbedingt den MC34063 einsetzen willst, denk an den
Spannungsabfall am Sensewiderstand von ca. 1,25V und dimensioniere ihn
entsprechend belastbar.
Alternative zum 34063 ist der Nachfolger NCP bzw. NCV3065 mit nur noch
235mV Feedbackspannung.
Arno
Der Nachfolger xxx3065 ist leider nicht bei Reichelt erhältlich - möchte
ungern noch woanders bestellen. Der Sensewiderstand wird weggelassen.
Ist zwar nicht die feine Art, aber so habe ich einen besseren
Wirkungsgrad. (Die Schaltung wird nichts Gewerbliches sondern ist nur
für mich privat. Von dem her ist es nicht so schlimm, wenn der MC34063
irgendwann drauf geht...)
Vorsicht - ohne Sense-Widerstand fährt der MC34063 die Spule auch im
Normalbetrieb gern in die Sättigung. Der ist keine Strombegrenzung für
Kurzschluss sondern Teil seines Arbeitsprinzips.
Erwin Endres wrote:
> Ohne negative Versorgungsspannung wird die Variante mit dem INA118 nicht> funktionieren, weil:>
Schau genau hin. Ref liegt auf Masse. Rechts neben dem OPV ist der C24
mit VCC und VSS.
Den Satz aus dem Dateblatt kenne aich auch.
@ Igor Metwet (bastel-wastel)
>hmm - dann sollte man das in diesem Artikel vielleicht auch erwähnen:>http://www.mikrocontroller.net/articles/Konstantstromquelle
???
Das ist dermassen elementar, das kann man eigentlich nicht übersehen.
Im ERSTEN Satz steht
"Der Ausgangsstrom beträgt 1,25V/Rx"
MfG
Falk
Als Stromregler habe ich den nicht probiert, aber anbei ein Beispiel mit
dem MC als Inverter, gezeigt ist die Spannung über dem Sense-Widerstand
also der Spulenstrom in der "Ein"-Phase. Bei der betreffenden
Dimensionierung benötigt der MC etliche Schaltzyklen bis der gewünschte
Zustand erreicht ist. In den letzten 2-3 davon fährt er regelmässig an
die vom Widerstand vorgegebenen Grenze.
Andreas Kaiser wrote:
> Bei der betreffenden> Dimensionierung benötigt der MC etliche Schaltzyklen bis der gewünschte> Zustand erreicht ist. In den letzten 2-3 davon fährt er regelmässig an> die vom Widerstand vorgegebenen Grenze.
Orginal MC34063 von Fairchild oder ON, oder so ein Teil aus China das
außerhalb der Specs ist ? Die Chinateile fallen auch öfters durch ihr
schlechtes Regelverhalten auf (wurde auch schon ein paarmal hier im
Forum berichtet, auch ich habe damit schlechte Erfahrungen gemacht).
Fairchild.
Das liegt m.E. am Prinzip. Jedenfalls so wie ich das bisher verstanden
habe.
Wenn die durch Eingangsspannung und Induktivität vorgegebene Stromkurve
des Spulenstroms nicht ausreicht um in einem einzigen Schaltzyklus die
gewünschte Spannung am Ausgang zu erreichen, dann pumpt sich der
Spulenstrom so lange Zyklus für Zyklus hoch bis es so weit ist. Und dann
entläd sich die Spule vollständig und der Gesamtzyklus fängt wieder von
vorne an.
Der MC34063 ist eben kein echter PWM-Regler. Ein solcher würde das
Tastverhältnis dezent anpassen und nicht gleich alles wegschmeissen und
von vorne neu anfangen.
Falk Brunner wrote:
> Richtig, das ist ein dummer Zweitpunktregler mit konstanter> Einschaltzeit und variabler Pulsfrequenz.
Nicht ganz - wie man oben auch sieht. Der Einschaltzeitpunkt kann sich
verspäten und der Abschaltzeitpunkt wird bei Erreichen des Maximalstroms
vorgezogen.
Konstant ist da also garnichts. Nicht die Einschaltzeit, nicht die
Ausschaltzeit und nicht die Frequenz. Und zusätzlich zur Schaltfrequenz
kriegt man eine Regel- und damit auch Ripplefrequenz obendrauf, die ein
Bruchteil der Schaltfrequenz darstellt.
>> [Sense-Widerstand]>Das ist dermassen elementar, das kann man eigentlich nicht übersehen.>Im ERSTEN Satz steht>"Der Ausgangsstrom beträgt 1,25V/Rx"
Es ging um R_sx wie hier: http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/stepup.gif
, nicht um den Shunt zur Strommessung. Und R_sx fehlt in den
uc.net-Wiki-Schaltungen tatsächlich.
Grüße
Matt wrote:
> Und R_sx fehlt in den uc.net-Wiki-Schaltungen tatsächlich.
Er ist ja auch überflüssig. Eine Strombegrenzung einer Stromquelle ist
etwas sinnlos. Solange der Strom nicht den Grenzwert erreicht, hat der
Widerstand ja auch keine Funktion, denn wie Falk schon richtig schrieb:
Es ist ein Zweipunktregler mit vorzeitig Abbruch der Einschaltzeit, wenn
der Strom zu hoch ist. Und mit entsprechender Dimensionierung der
Frequenz und der Spule kann der Strom nicht zu hoch werden.
@ Matt (Gast)
>Es ging um R_sx wie hier: http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/stepup.gif>, nicht um den Shunt zur Strommessung. Und R_sx fehlt in den>uc.net-Wiki-Schaltungen tatsächlich.
Ich seh kein R-SX, nur R_SC. UNd das ist der Sense-Widerstand des
Schalttransitors. Und ja, er fehlt in unserer Wiki und ist damit ein
KAPITALER Fehler. Schnell korrigieren!
@ Benedikt K. (benedikt)
>> Und R_sx fehlt in den uc.net-Wiki-Schaltungen tatsächlich.>Er ist ja auch überflüssig.
Irrtum!
>Eine Strombegrenzung einer Stromquelle ist>etwas sinnlos.
Falsch, es geht umd den Pulstrom des Schalttransistors. Damit der nicht
astronimische Höhen erreicht, wenn die Drossel sättigt oder der Ausgang
kurzgeschlossen ist. Hat fast jeder Schaltregler.
> Solange der Strom nicht den Grenzwert erreicht, hat der>Widerstand ja auch keine Funktion, denn wie Falk schon richtig schrieb:>Es ist ein Zweipunktregler mit vorzeitig Abbruch der Einschaltzeit, wenn>der Strom zu hoch ist.
EBEN! wenn der PULSStrom zu hoch ist. denn kann er aber nur mir R_SC
messen!
> Und mit entsprechender Dimensionierung der>Frequenz und der Spule kann der Strom nicht zu hoch werden.
Weil ja hier auch alle Profis sind und immer richtig dimensionieren . .
. ;-)
MFG
Falk
Stephan Henning wrote:
> Schau genau hin. Ref liegt auf Masse. Rechts neben dem OPV ist der C24> mit VCC und VSS.
Da in Bastl-Wastls LED-Ansteuerungsschaltung vermutlich keine negative
Vss vorhanden ist, sehe ich nicht was das ändert!?
Falk Brunner wrote:
> Und ja, er fehlt in unserer Wiki und ist damit ein> KAPITALER Fehler. Schnell korrigieren!
Habe ich gemacht. Würdest du noch eine Begründung, und vor allem noch
viel wichtiger: Eine Dimensionierung davon dazu schreiben ?
Beim Stepdown Wandler würde ich Rsc zu etwa zu 150mOhm / Iaus wählen.
Damit ist der Spitzenstrom maximal 2x dem gewünschten Ausgangsstrom.
Beim Stepup wird es etwas schwerer:
Hier müsste der Spitzenstrom bei 4x Uaus/Uein liegen, oder ?
Demnach müsste Rsc 50mOhm x Uein/Uaus / Iaus haben.
Jeweils eine ausreichen große Spule vorausgesetzt.
PS: Hast du das "falsche" Wikibild hochgeladen, oder ist FalkB jemand
anderes ?
>> Und mit entsprechender Dimensionierung der>>Frequenz und der Spule kann der Strom nicht zu hoch werden.>> Weil ja hier auch alle Profis sind und immer richtig dimensionieren . .
Mit dem Rest hast du recht, aber Argument lass ich nicht durchgehen.
Wenn jemand die Schaltung falsch dimensioniert, dann raucht es halt,
zurecht.
Bzw. vielleicht sollte mal jemand der sich auskennt etwas im Wiki über
den MC34063 allgemein schreiben. Das Datenblatt ist ja anscheinend
relativ undeutlich was die Funktionsweise angeht.
Das Datenblatt des MC34063A und die übliche AppNote sind sogar
ausgesprochen detailfreudig, was dessen Arbeitsweise und Innenleben
angeht. Es ist bloss nicht so ganz einfach, daraus auf das real zu
beobachtende Verhalten zu schliessen. Denn so einfach dessen Innenleben
ist, so komplex ist das Verhalten. Und darüber schweigen sich diese
Quellen aus.
Ok, dann halt dessen Auswirkungen.
Ich habe mal einen Ausschnitt aus einer AppNote angehängt. Demnach
schaltet der 34063 nicht hart bei Überstrom ab, sondern er vergrößert
mit steigendem Strom die Ausschaltzeit. Eigentlich bewirkt dies doch
genau das Gegenteil was eine Regelung macht ? Wenn mehr Leistung
benötigt wird, wird die duty reduziert.
Das ist auch der Sinn der Sache.
Man darf nicht vergessen, dass, solange der Messeingang Unterspannung
signalisiert, ohne Rsc das Tastverhältnis konstant bei ca. 6:1 liegt.
Stromanstieg bei "Ein" und Stromabfall bei "Aus" sind durch die
Induktivität und das Verhältnis von Ein- und Ausgangsspannung definiert.
Solange das Tastverhältnis konstant bleibt, werden diese beiden
Stromverläufe so gut wie nie ausgeglichen sein. Es kann beispielsweise
dazu führen, dass der Strom sukzessive hochpumpt wie oben zu sehen, wenn
nämlich die Spule in der Einschaltphase mehr aufbaut als in der
Abschaltphase abgebaut werden kann.
Die durch Rsc verursachte Verkürzung der "Ein"-Phase korrigiert also
dieses sonst starre 6:1 Tastverhältnis auf adäquatere Werte. Aber eben
nicht permanent sondern holpernd. Und man kann auf dem Oszi auch gut
erkennen, dass keine 2 aufeinander folgenden Makrozyklen genau gleich
aussehen. Der MC34063A ist eindeutig kein Freund von Analogoszis.
Und darin liegt wohl auch der der Grund, weshalb der Ladezyklus des
Timing-Kondensators nicht abgebrochen sondern beschleunigt wird. Denn
sonst würde die abschliessende Entladephase und damit die Abschaltphase
ebenfalls verkürzt. Dass die Spule so erst recht in Richtung Sättigung
fährt, aber nur kurz, ist klar und sollte durch entsprechende
Überdimensionierung beim Sättigungsstrom aufgefangen werden. Nur steht
das natürlich nirgends.
OK, das macht sinn. Ich merke schon, du hast dich schon länger mit dem
IC beschäftigt.
Vielleicht solltest du wirklich mal einen Artikel zum 34063 erstellen,
wo die wichtigsten Fakten die nicht direkt aus dem Datenblatt
ersichtlich sind, inkl. deren Folgen aufgelistet sind.
Eigentlich nicht lange. Genauer gesagt erst seit ich kürzlich deinen
LCD-Spannungserzeuger dezenter dimensioniert und mir das Ergebnis mal
auf dem Oszi angesehen habe.
Sieh das eher als "laut denken" an. Ich hab zwar schon ein bischen über
das Teil nachgedacht, aber zu finalen Schlussfolgerungen bin ich da noch
nicht gekommen.
@ Benedikt K. (benedikt)
>Habe ich gemacht. Würdest du noch eine Begründung, und vor allem noch>viel wichtiger: Eine Dimensionierung davon dazu schreiben ?
Ist gemcht. Aber man sollte vielleicht direkt die 0,15 Ohm als
Standardwert in den Schaltplan einzeichnen.
>Beim Stepdown Wandler würde ich Rsc zu etwa zu 150mOhm / Iaus wählen.>Damit ist der Spitzenstrom maximal 2x dem gewünschten Ausgangsstrom.
Nee, die Grenze leigt bei 1,5A, mehr macht der MC34063 offiziell nicht
mit.
>Hier müsste der Spitzenstrom bei 4x Uaus/Uein liegen, oder ?
Naaa, dort geht es um SPANNUNGEN, und ausserdem hat das Tastverhältnis
auch noch ein Wörtchen mitzureden.
>Demnach müsste Rsc 50mOhm x Uein/Uaus / Iaus haben.
Nein, siehe Datenblatt
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/MC34063A-D.PDF>PS: Hast du das "falsche" Wikibild hochgeladen,
Eigentlich nicht.
> oder ist FalkB jemand anderes ?
Das ist mein altes Login, als es ncoh zwei getrennte für Wiki und Forum
gab. Wahrscheinlich wollte ich was ändern, habs dann aber vergessen :-0
>Wenn jemand die Schaltung falsch dimensioniert, dann raucht es halt,>zurecht.
Ja, aber ne Sicherung ist nie verkehrt. Gerade im Entwicklungsstadium
;-)
>Bzw. vielleicht sollte mal jemand der sich auskennt etwas im Wiki über>den MC34063 allgemein schreiben. Das Datenblatt ist ja anscheinend>relativ undeutlich was die Funktionsweise angeht.
Nöö, siehe Link oben.
MFG
Falk
Falk Brunner wrote:
> @ Benedikt K. (benedikt)>>>Habe ich gemacht. Würdest du noch eine Begründung, und vor allem noch>>viel wichtiger: Eine Dimensionierung davon dazu schreiben ?>> Ist gemcht. Aber man sollte vielleicht direkt die 0,15 Ohm als> Standardwert in den Schaltplan einzeichnen.
Du meinst 0,2 Ohm ? Ipeak=0,3/Rsc -> 0,2Ohm für 1,5A.
Also 0,22 Ohm als standard E12 Wert.
PS:
"Rsc = 0.3/I_max, wobei I_max der maximale Pulsstrom der Spule ist und
dieser kleiner 1.5A sein muss, weil der IC nicht mehr hergibt."
Das könnte man vielleicht missverstehen, so dass man keine Spule mit
mehr als 1,5A Spitzenstrom verwenden darf.
@ Benedikt K. (benedikt)
>Du meinst 0,2 Ohm ? Ipeak=0,3/Rsc -> 0,2Ohm für 1,5A.>Also 0,22 Ohm als standard E12 Wert.
Ja, hab mich irgendwie verrechnet :-0
>Das könnte man vielleicht missverstehen, so dass man keine Spule mit>mehr als 1,5A Spitzenstrom verwenden darf.
OK, ich korrigiere es nochmal.
MFG
Falk
Falk Brunner wrote:
> Das ist dermassen elementar, das kann man eigentlich nicht übersehen.> Im ERSTEN Satz steht>> "Der Ausgangsstrom beträgt 1,25V/Rx"
Hallo Falk,
ich habe mich auf die Step-Down Variante bezogen und an der war kein
R_SC eingezeichnet. Aus diesem Grund habe ich die Einleitung vom Step-up
nicht auf die Step-Down Version bezogen. Jetzt wurde es ja geändert -
danke! Nicht nur ich mache Fehler ;-)
Danke an alle für die informative Diskussion hier!
Ähhhhm, die Aussage, dass die Step-Down VErsion leerlauffest ist wage
ich zu bezweifeln. Hier läuft die Spannung auch hoch, wenn gleich "nur"
bis max. Vin. Also muss hier auch ne Z-Diode rein, oder zumindest der
Hinweis in den Text. Ich mach mal schn letzteres.
MFg
Falk
Falk Brunner wrote:
> oder zumindest der Hinweis in den Text.
Ist doch drin:
Diese Version ist leerlauf- und kurzschlussfest. Allerdings entläd sich
der Elko erstmal in die Last, wenn man diese im Betrieb anklemmt.
Dadurch kann die Last und der MC34063 beschädigt werden, der Widerstand
R1 verhindert aber letzeres.
Um mal eins klarzustellen: Ich denke schon, dass eine geeignete
Dimensionierung bei einem Stromregler u.U. ohne Rsc auskommen kann, wenn
das Überleben der Komponenten im Problemfall nicht interessiert.
Wobei man berücksichtigen sollte, dass ein Step-Up bei Kurzschluss auch
den Eingang des Reglers kurzschliesst und ein abgerauchter Step-Down
auch die evtl. teuren LEDs schnell in den Orkus befördert. Und auch dran
denken sollte, dass ein Kurzschluss gegen GND den Strommesswiderstand
aushebelt und dann ist garantiert Schicht im Schacht.
Wie man ein solche Dimensionierung dann allerdings vornehmen muss und ob
die Formeln im Datasheet und auf Nomad das hergeben... da sollte sich
mal jemand mit befassen der das studiert hat. Ich persönlich investiere
lieber in den Widerstand, zumal der MC ohnehin nicht für maximalen
Wirkungsgrad berühmt ist (lies: wer auf Batterie fährt sollte sich eh
was besseres suchen).
Andreas Kaiser wrote:
> Ich persönlich investiere lieber in den Widerstand,
Ja, ich auch. Nur für 5V -> -20V und mehr lasse ich den weg, da es hier
oft um jedes Milivolt geht. Zumindest kommt es dem Wirkungsgrad zugute,
wenn der MC34063 nicht andauernd am Takten ist, um die -20V irgendwie
gerade so zu erreichen.
Nochmal zur Dimensionierung: Das obige Bild entstammt ungefähr der
Dimensionierung eines Inverters per Nomad, die nominelle Auslastung
liegt bei etwa 2/3 und er fährt dicht am oberen Rand der dimensionierten
Eingangsspannung (hohes dI). Der Strommesswiderstand entspricht Ipk aus
Nomad.
Erkennbar ist, dass in dieser Betriebsart ein Spulen-Spitzenstrom
deutlich oberhalb dem Ipk aus Nomad auftreten wird, wenn man Rsc
weglässt. Wenn das nicht zur Sättigung der Spule führt wird diese
Schaltung auch ohne Rsc funktionieren. Mal sehen ob jemand rauskriegt,
wie man den Sättigungsstrom der Spule dafür dimensionieren muss.
Benedikt K. wrote:
> Diese Version ist leerlauf- und kurzschlussfest.
Kurzschluss zwischen den Ausgangsklemmen ja, Kurzschluss gegen GND nein,
denn dann hilft dir R1 nicht mehr. Wenn die negative Klemme gegen GND
Kontakt kriegt brauchst du neue LEDs.
Andreas Kaiser wrote:
> Wenn die negative Klemme gegen GND> Kontakt kriegt brauchst du neue LEDs.
Wenn die positive gegen V+ Kontakt bekommt auch...
Wie ich auch Falk schon gesagt habe: Sobald man beim Aufbau der
Schaltung Mist baut, kann was kaputt gehen. Ansonsten macht die
Schaltung das was beschrieben ist.
Wenn man es Idiotensicher haben will, sollte man sich am besten eine
fertige LED Lampe kaufen.
Benedikt K. wrote:
> Wenn die positive gegen V+ Kontakt bekommt auch...
Klar. Aber die meisten Kurzschlüsse sind gegen GND definiert. Schon weil
man das weit öfter rumliegen hat. Gehäuse, Fahrradrahmen, Autokarosserie
usw. V+ ist weit seltener.
@ Andreas Kaiser (a-k)
>Dimensionierung bei einem Stromregler u.U. ohne Rsc auskommen kann, wenn>das Überleben der Komponenten im Problemfall nicht interessiert.
Komische Formulierung.
>Wobei man berücksichtigen sollte, dass ein Step-Up bei Kurzschluss auch>den Eingang des Reglers kurzschliesst
Ahhhh Mist, stimmt! Ich war gedanklich beim Flyback mit Trafo. Der ist
kurzschlussfest.
schonwiederkorrigieren
@ Benedikt K. (benedikt)
>Ja, ich auch. Nur für 5V -> -20V und mehr lasse ich den weg, da es hier>oft um jedes Milivolt geht.
???
>wenn der MC34063 nicht andauernd am Takten ist, um die -20V irgendwie>gerade so zu erreichen.
???
MFG
Falk
Ich habe mal einen Artikel über den 34063 angefangen:
http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063
Ihr könnt ja mal drüber schauen, und korrigieren falls ich Mist
schreibe.
Insbesondere Schaltungen für VLCD oder Schaltungen um auf >100V zu
kommen werden ja immer wieder gefragt. Auch das feste duty und somit das
maximale Verhältnis der Aus und Eingangsspannung beim Stepup wird oft
übersehen.
Falk Brunner wrote:
>>Ja, ich auch. Nur für 5V -> -20V und mehr lasse ich den weg, da es hier>>oft um jedes Milivolt geht.>> ???
Aufgrund des festen duty cycles kann der MC34063 keine höhere Spannung
als etwa das 6,7 fache (wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe)
erzeugen (außer ohne Last).
Und das ist bei 5V->-20 erreicht.
@ Benedikt K. (benedikt)
>>>Ja, ich auch. Nur für 5V -> -20V und mehr lasse ich den weg, da es hier>>>oft um jedes Milivolt geht.>Aufgrund des festen duty cycles kann der MC34063 keine höhere Spannung>als etwa das 6,7 fache (wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe)>Und das ist bei 5V->-20 erreicht.
Naja, übr RSC fallen max. 300mV ab, macht 4,7*6,7=31,5
MFG
Falk
Benedikt K. wrote:
> Aufgrund des festen duty cycles kann der MC34063 keine höhere Spannung> als etwa das 6,7 fache (wenn ich mich jetzt nicht verrechnet habe)> erzeugen (außer ohne Last).
Ja, das habe ich auch mal behauptet. Stimmt aber nicht, wie die
Nixie-Fraktion mühelos beweisen konnte.
Als Step-Up geht auch mehr, wenn man in Kauf nimmt, dass die Spule in
der Abschaltphase die den grössten Teil der Zeit nur zuschaut. Und man
einen externen Transistor bemüht. In der Variante ist Rsc übrigens
wirklich nur für Kurzschlusschutz nötig, weil die Spule ihr Feld sonst
stets vollständig abbaut.
Falk Brunner wrote:
> Naja, übr RSC fallen max. 300mV ab, macht 4,7*6,7=31,5
Dann noch die Verluste an Diode, Spule, Transistor usw. und man ist am
Limit...
Und wenn der MC34063 am Limit läuft ist der Wirkungsgrad ziemlich klein.
Durch verschiedene Tricks in der Schaltung konnte ich die
Leerlaufstromaufnahme bei 5V -> -25V von etwa 40-70mA auf rund 20-40mA
reduzieren, also um rund die Hälfte.
Andreas Kaiser wrote:
> Ja, das habe ich auch mal behauptet. Stimmt aber nicht, wie die> Nixie-Fraktion mühelos beweisen konnte.
Ja, stimmt auch wieder. Zumindest beim StepUp. Beim invertierenden
Wandler geht dann interessanterweise nur noch die Stromaufnahme statt
der Spannung hoch wenn man über diese magische Grenze geht, keine Ahnung
wiso.
Ich denke nicht. Ich hatte verschiedene Spulen probiert, auch welche die
deutlich mehr Strom abkönnen. Außerdem waren das Spulen mit Drommelkern.
Die gehen normalerweise nicht so schnell in die Sättigung, und wenn
doch, dann sehr langsam.
Ich denke eher dass dann die Stromverstärkung von dem Transistor nicht
mehr gereicht hat. Jede höhere Spannung muss man sich dann ja teuer über
einen hohen Spitzenstrom erkaufen.
Meide Idee dazu:
Es kommt wieder die verquere Arbeitsweise ins Spiel. Normalerweise kann
der MC sich hochpumpen, bis der mittlere Spulenstrom gross genug ist um
den Lastkondensator hinreichend aufzuladen. Voraussetzung dafür ist
aber, dass das Tastverhältnis grösser ist als das Spannungsverhältnis.
Je grösser die Induktivität ist, destro grösser ist dieser Pumpeffekt,
desto länger ist der Regelzyklus. Ein Induktivitätsüberschuss behindert
zwar das Regelverhalten bei dynamischer Last, stört aber sonst nicht.
Reicht das Tastverhältnis jedoch nicht aus, dann wird das Spulenfeld in
jeder Abschaltphase vollständig abgebaut. Folglich muss der mittlere
Spulenstrom bereits innerhalb eines einzigen Einschaltzyklus hinreichend
gross werden können. Ergo: Es gibt hier eine obere Grenze für die
zulässige Induktivität.
Wenn der 34063 nicht aus stabilisierter Versorgung gespeist wird, muss
der Rsc auf die geringste Eingangsspannung dimensioniert werden, weil
dort eben der größte Eingangsstrom fließt. Das macht die Schutzwirkung
unzuverlässig.
Arno
Arno H. wrote:
> Wenn der 34063 nicht aus stabilisierter Versorgung gespeist wird, muss> der Rsc auf die geringste Eingangsspannung dimensioniert werden, weil> dort eben der größte Eingangsstrom fließt. Das macht die Schutzwirkung> unzuverlässig.
Ist insofern richtig, als der mittlere Strom natürlich ausreichen muss.
Er muss also mit sinkender Eingangsspannung steigen. Was den
Stromverlauf angeht ist es allerdings etwas komplexer, denn der Anstieg
des Spulenstroms in der Einschaltphase ist nur von Spannungsdifferenz
und Induktivität abhängig. Bei kleinerer Eingangsspannung reduziert sich
folglich der Anstieg des Spulenstroms innerhalb eines Schaltzyklus.
Bezogen auf den Inverter mit ungünstigem Spannungsverhältnis heisst das
dann vor allem, dass die maximal zulässige Induktivität von der
kleinsten Eingangsspannung vorgegeben wird. Der Rest folgt daraus. Man
kann sich dann vielleicht noch aussuchen, ob man die Stromfestigkeit der
Spule entsprechend der höchsten Eingangsspannung auslegt - oder
alternativ jedesmal gegen das Rsc-Limit brettert. Letzteres ist zwingend
wenn man sonst die 1,5A überschreitet.
Andreas Kaiser wrote:
> Bezogen auf den Inverter mit ungünstigem Spannungsverhältnis heisst das> dann vor allem, dass die maximal zulässige Induktivität von der> kleinsten Eingangsspannung vorgegeben wird.
Ich würde eher behaupt die Spule wird durch die maximale Spannung
festgelegt, denn eine zu kleine Spule ist schlimmer als eine zu große:
Eine zu kleine Spule verursacht einen hohen Strom.
Benedikt K. wrote:
> Ich würde eher behaupt die Spule wird durch die maximale Spannung> festgelegt, denn eine zu kleine Spule ist schlimmer als eine zu große:> Eine zu kleine Spule verursacht einen hohen Strom.
Solange das Spannungsverhältnis hinreichend klein ist stimmt das. Meine
These ist jedoch, dass diese Regel darüber nicht mehr gilt. Nur auf den
MC34063A bezogen wohlgemerkt.
Der Strom, den die Spule in Ausgangskondensator und Last abläd, kann
nicht grösser sein als der maximale Strom in der Einschaltphase. Wenn
das aber das Tastverhältnis kleiner ist als das Spannungsverhältnis,
dann wird das Feld, wie schon oben beschrieben, in der Abschaltphase
jedes mal vollständig abgebaut (das ist gewissermassen die zum obigen
Pumpbetrieb inverse Betriebart).
Folglich ist in dieser Betriebart die im Spulenfeld gespeicherte Energie
am Ende der Einschaltphase umgekehrt proportional zur Induktivität. Bei
zu grosser Induktivität wird schlicht nicht genug Energie transportiert.
Dass der Spitzenstrom mit steigender Eingangsspannung ansteigt ist
korrekt und muss entweder mit entsprechender Stromfestigkeit oder aber
eben mit Abschaltung via Rsc kompensiert werden.
Kurz zusammengefasst heißt das also:
Ausgangs/Eingangsspannung kleiner als 6:1 -> maximale Eingangsspannung
legt die Spule fest (bzw. beim Stepdown immer).
Kommt man über die 6:1 wirds komplizierter.
Sehe ich das so richtig ?
Ja, und meine These für jenseits 6:1: Die minimale Eingangsspannung legt
die maximale Induktivität der Spule fest und der kleinere Wert von
(Sättigungsstrom - Reserve) und 1.5A definiert die Obergrenze von Rsc.
Wobei man Rsc durchaus nach der kleinsten Eingangsspannung
dimensionieren kann, dann wird halt die Einschaltphase ber grösserer
Eingangsspannung jedesmal abgebrochen. Man sollte folglich genug
Stromreserve jenseits Rsc bei der Spule einplanen, denn der Regler
schaltet ja bei Erreichen des Maximalstroms nicht sofort ab.
Weißt du zufällig, wie man die Spule dimensionieren muss, um z.B. von
12V auf 100V 10mA zu kommen ?
Theoretisch sollte es 2 Lösungen geben, um hohe Spannungen (bzw.
Spannungsverhältnisse) zu erzeugen:
- kleine Spule + viel Strom
- kleine Spule + höhere Taktfrequenz
Beide Lösungen ermöglichen es, eine hohe Leistung zu übertragen.
Mein theoretischer(!) Ansatz: Die Werte für minimale Eingangsspannung
dimensionieren und Rsc und die Sättigung der Spule so dimensionieren,
dass der Maximalstrom dabei nicht erreicht wird.
Da in dieser Betriebart Tastverhältnis/Einschaltzeit/Frequenz konstant
sind, ist diese Rechung einfach, denn die maximal mögliche Induktivität
ergibt sich direkt aus der Einschaltzeit und dem erforderlichen Strom.
Da dies der Maximalwert der Induktivität ist, wird man in der Praxis
etwas darunter liegen und den Maximalstrom entsprechend anpassen müssen.
OK, ich versuch mal eine Herleitung der Spulengröße an dem Beispiel:
50kHz Schaltfrequenz, 12V -> 100V 10mA
Die zu übertragende Energie ist 1W. in jedem Takt werden daher 20µW,
also 20µJ übertragen. Da die Einschaltzeit etwa 17µs beträgt, beträgt
der maximale Strom I=L*12V*17µs und die in der Spule gespeicherte
Energie erzwingt folgende Forderung: 20µJ=0,5*I²*L
Die müsste man jetzt ineinander einsetzen, und könnte so Strom und
maximale Induktivität ausrechnen. Aber irgendwie komme ich dann auf I³
und andere komische Sachen die nicht ganz passen können.
Idealisiert gerechnet: Der mittlere erforderliche Eingangsstrom ist
10mA*(100/12)=83mA. Tastverhältnis sei 0.85, also ist der erforderliche
Spitzenstrom 2*83mA/0.85=195mA.
Mit L=12V*17µS/195mA kriege ich also Lmax=1mH.
Stimmt, so gehts viel einfacher.
Das ergibt etwa 200mA.
Und ich habe meinen Fehler:
I=L*12V*17µs ist falsch, es muss I=12V*17µs/L heißen.
Damit komme ich auf etwa 1mH.
Bei 0,2A ergibt das auch genau 20µJ. Es passt also.
Ich probiers mal mit 2mH:
Das ergibt 0,1A Spitzenstrom, somit beträgt die speicherbare Energie
10µJ, also zu wenig.
Die Formel für die maximale Spule ist also:
I=Uin*1/f*0,85/L
Paus/f=0,5*I²*L
-> Paus/f=0,5*(Uin*1/f*0,85/L)²*L=0,36125*Uin²*/f²/L
Paus=0,36125*Uin²/f/L
Ergebnis:
Lmax=0,36125*Uin²/f/Paus
Setze ich die Werte ein, kommt 1,04mH raus, passt also.
Interessant, dass die Ausgangsspannung keine Rolle spielt.
Yep. Es ist ja die Energie die übertragen werden muss. Wenn die Zeiten
konstant sind, ist das erforderliche Energiequantum im Schaltzyklus
proportional zur Ausgangsleistung. Ob die in I oder in U steckt, ist
dabei schnuppe.
http://www.dse-faq.elektronik-kompendium.de/dse-faq.htm#F.24 stellt
übrigens die These auf, dass entgegen dem Datasheet auch im Normalfall
(< 6:1) die berechnete Induktivität eher als obere denn als untere
Grenze betrachtet werden sollte. Was immerhin den Charme hat, dass der
im Bild zu beobachtende über etlichen Schaltzyklen laufende Regelzyklus
entfällt.
Man sollte jedoch im Auge behalten, dass die Schaltfrequenz bei
systematischer Abschaltung durch Rsc ansteigt, d.h. mit steigender
Eingangsspannung steigt die Schaltfrequenz.
Interessant. Dass der MC34063 deutlich zum Überschwingen neigt, ist mir
auch schon aufgefallen. Vielleicht sollte ich wirklich mal eine kleinere
Induktivität ausprobieren.
Wobei ich den MC34063 nur bei einfachen Sachen verwende, sobald es
irgendwas genaues werden soll, dann gibt es sehr viel bessere (und auch
teurere) ICs.
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