Moin, ich möchte gerne eine Schaltung mit dem LM22670 aufbauen und die benötigte Induktivität berechnen. Hier mal die Homepage dazu. http://www.national.com/pf/LM/LM22670.html Es wird im Datenblatt folgendes gesagt: Iripple should be less than twice the minimum load current. Allerdings weiß ich nicht, was mein minimum load current ist. Da das Ganze als Konstantstromquelle arbeiten soll, wäre der minimum load = maximum load Oder was ist damit gemeint? Ich freue mich auf eure Antworten...
so würde ich es auch sehen ... minimum load = maximum load = Iconst
Dem ist nicht so! Bei einem Buck-Converter (im Deutschen auch mal als Tiefsetzsteller bezeichnet) ist prinzipbedingt der Strom durch die Spule nicht konstant. Ausgehend von einem mittleren Strom wird, Abhängig von den Umschaltpunkten des PWM-Komparators (siehe Blockschaltbild), der Strom schwanken. Beim Einsatz einer Konstantstromquelle wäre der mittlere Strom z.B. angenommene 350mA (für die 1W-Lumileds) und der max. Ripple-Current möglicherweise ±14% vom mittleren Wert, da z.B. diese LED mit max. 400mA (dauernd bei Ausreichender Kühlung) bestromt werden darf (Bonddraht-Limit usw.). Der Loadcurrent ist damit eben 350mA und der Ripple-Current beträgt etwa 100mA Peak-to-Peak. Auf Seite 10 des Datenblattes werden als "general rule" etwa 30% des Ausgangsstromes angegeben. Bei einigen Applikationen (wie z.B. mit den 1W-Lumileds) kann das bereits zu viel sein - oder man muß halt mit dem mittleren Strom runtergehen um die absoluten Grenzwerte nicht zu überschreiten. Je kleiner der Ripplestrom sein soll/muß, desto größer muß der Wert der Induktivität werden. Bei SMD-Bauteilen eine Abwägung zwischen Größe (bzw. Miniaturisierung) und Innenwiderstand und damit auch dem max. erzielbaren Wirkungsgrad.
Ah, das klingt interessant :) Ich habe vor, eine P7-LED damit anzusteuern. Sie braucht 2,8A. Der Ripplestrom sollte deinen Angaben nach gegen Null gehen - denke ich. Ich nehme mal einfach 50mA an. Mit ca. 4V Ausgangsspannung und Vinmax = 14 V ergäbe sich dann eine Induktivität von ca. 120µH. Leider gibt es in der Bauform keine Induktivitäten für so hohe Ströme (oder ich finde keine :) ) und im Datenblatt sind welche um die 10µH angegeben. Dies würde Rippleströme um die 1A ergeben. Ist das "normal"? Bzw. wie dimensioniere ich das am sinnvollsten?
Mit 10uH und 500kHz Taktfrequenz liegst Du mit deinem Ripplestrom bei 200..250mA. Wenn Du deinen mittleren Lampenstrom jetzt auf, sagen wir mal, 2.6A legst passt doch eigentlich Alles?
Alex Chili wrote: > Ah, das klingt interessant :) > > Ich habe vor, eine P7-LED damit anzusteuern. Sie braucht 2,8A. Falsch! 2.8A ist der absolute max. zulässige Strom. Von 'brauchen' kann hier, ebenfalls absolut, keine Rede sein. Wie weit man es mit dem mittleren Strom durch die Led 'treiben' kann/darf (zumindest im Interesse einer langen Lebensdauer) ist stark abhängig von der Kühlung der LED. Hier lege ich Dir nahe, Dich nochmal ausführlichst mit dem Datenblatt zur P7 auseinanderzusetzen und insbesondere Dein Augenmerk auf die Derating-Kurven zu legen (d.h. die Diagramme unter "Ambient Temperature vs Allowable Forward Current"). Dann wirst Du sehen, daß bei nur moderaten Kühlungen evtl. nicht mal die Hälfte des Maximalstromes möglich ist, ohne die LED früher 'sterben' zu lassen. > Der Ripplestrom sollte deinen Angaben nach gegen Null gehen - denke ich. Definitiv nicht. Den Ripplestrom bekommt man bei Buck-Convertern nie auf Null (Zitat: "... ist prinzipbedingt der Strom durch die Spule nicht konstant."). Nur bei sogenannten Cuk-Convertern (benannt nach Slobodan Cuk) kann man es schaffen, bei richtiger Dimensionierung und Aufbau (d.h. z.B. gekoppelte Spulen), den Eingangs- und/oder Ausgangsripplestrom auf Null zu bekommen. > Ich nehme mal einfach 50mA an. Mit ca. 4V Ausgangsspannung und Vinmax > = 14 V ergäbe sich dann eine Induktivität von ca. 120µH. > > Leider gibt es in der Bauform keine Induktivitäten für so hohe Ströme > (oder ich finde keine :) ) und im Datenblatt sind welche um die 10µH > angegeben. Dies würde Rippleströme um die 1A ergeben. Ist das "normal"? > Bzw. wie dimensioniere ich das am sinnvollsten? "Sinnvoll" heißt hier im Rahmen der absoluten Grenzwerte und der angedachten Kühlung für die P7. Dies 'diktiert' Dir den mittleren LED-Strom. Angenommen Dein Kühlkörper hat 10K/W und Deine Umgebungstemperatur wären etwa 60°C (was nicht zu hoch angesetzt ist, wenn das ganze z.B. in ein Gehäuse, Schrankwand, Deckenpanele, usw. eingebaut wird). Man sollte immer vom "worst case" ausgehen, um auf der sicheren Seite zu bleiben. Die LED wird's Dir durch ein langes Leben danken. Also, wenn man nun im Diagramm nachschaut ergibt sich ein max. Strom von nur noch 2A. Um den absoluten Grenzwert von 2,8A nie zu erreichen oder gar zu überschreiten, würde ich einen Strom von 2,5A nicht überschreiten wollen. Daraus ergibt sich dann ein Ripplestrom von 0,5A Peak. Das in die Formel eingesetz ergäbe dann eine Induktivität von ca. 11,4µH. Der nächst höhere Wert wären dann wohl die 12µH, was Faktor 10 kleiner als bei Deiner Rechnung wäre. Somit ist die Spule wieder in einer 'Größe', die man auch als SMD-Bauteil, mit niedrigem Rdc, gut bekommen kann. Noch Fragen?
Hey vielen Dank für die ausführliche Beschreibung. Mit den LEDs ist das so eine Sache. Ich habe in einigen anderen Foren auch schon Leute gefunden, die die LEDs mit > 3A betreiben. Ist alles eine Frage der Lebensdauer. Wem eine Lebensdauer von 1000h reicht, der ist damit wohl gut bedient. Nun aber zurück zu meinem Fall. Bei mir ist eine gute Kühlung gegeben (kann dir keinen genauen Wert nennen, aber passt schon :P ). Allerdings ist es wohl wirklich sinnvoller, die LED mit weniger als dem maximalen Strom zu betreiben. Da ich mich auch ein bisschen nach Bauteilwerten richten muss, habe ich mir überlegt, das Ganze wie folgt einzustellen: Iripple = 0,38 A Iout = 2,567 A L = 15 µH Ich denke, dass das ein gutes Mittelmaß ist...
Korrektur: Ich glaube, ich nehme doch lieber die vollen 2,8A und eine 300µH Nicht-SMD-Spule. Dann habe ich einen Ripplestrom von 19mA und alles ist gut :)
Wenn die 300µH-Spule beim max. Spitzenstrom nicht in die Sättigung gerät ist alles OK. Einen Nachteil haben allerdings die Spulen mit den höheren Induktivitätswerten - sie haben meist einen höheren ohmschen Widerstand, der entsprechend den Wirkungsgrad drückt. Bei Deinen 2,8A ist das ein Faktor, den man evtl. nicht unterschätzen sollte - vorausgesetzt der Wirkungsgrad interessiert Dich überhaupt.
Hey, nette Seite. Kannte ich noch nicht. Dort komme ich jedoch auch auf die oben genannten Werte. Bei 2,8A komme ich auf einen Wirkungsgrad von ca. 75%. Die von mir ausgesuchte Spule hat einen Widerstand von 180mOhm. Ich denke, dass das okay ist.
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Moin zusammen, ich habe die KSQ mal wie im Schaltplan erkennbar aufgebaut. Eigentlich (lt. Simulation, usw.) sollte sie funktionieren. Tut sie aber nur bedingt. Zwischen 5 und 7 Volt funktioniert sie einwandfrei, ab 12V auch wieder. Allerdings auch nur wenn ich die Widerstände des OPV auf 100k und 15k ändere, sodass der Augangsstrom um die 1.7A beträgt (inkl. Toleranzen). Bei der Version wie im Schaltplan gezeigt geht permanent der maximale Strom durch. Dazwischen - so scheint es - fängt irgendwas an zu schwingen. Auf jeden Fall begrenzt sie den Strom nicht mehr und fängt an zu fiepen. Kann mir da jemand weiterhelfen, wie ich dem entgegen wirke? Ich würde mich sehr über eure Hilfe freuen... ;) PS: Der Schaltplan ist ein bisschen unübersichtlich, da ich ihn für das Layout angepasst habe...
Gibt's eine GND-Verbindung zwischen dem LM22670 (Pin 4 bzw. Pad) und dem OP (Pin 2 bzw. X7) ??? Teste erst einmal den OP, indem Du den LM22670 nicht versorgst und einen Strom über den Shunt (R1 und R2) einprägst. Nur wenn hier alles OK ist, d.h. die Ausgangsspannung sich linear mit dem eingeprägten Strom verändert, bleibt ja nur noch der LM22670 mit seiner Beschaltung übrig. Außerdem fiel mir auf, daß am OP kein Abblockkondensator (von z.B. 100nF) für die Versorgungsspannung vorgesehen ist. Hast Du ihn der Übersichlichkeit halber weggelassen? Wichtig ist übrigens, wie bei allen Schaltreglern, eine korrekte Leiterbahnführung. Poste mal Dein Layout (incl. Silkscreen) - möglicherweise liegt ja dort der Hund begraben weil das Layout 'sub-optimal' ist.
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Moin, ja, es gibt eine Verbindung. Ich hab das Layout nur ändern müssen, da Eagle mich sonst nicht anständig wollte routen lassen. Masse liegt an dem äußeren Kreis sowie unten drunter. Ich hatte den C3 als Blockkondensator vorgesehen. Zur OPV Beschschaltung: Ich habe den Teil der Schaltung zwar noch nicht einzeln getestet, allerdings habe ich die Spannungen in dem Bereich nachgemessen, in dem die Schaltung funktioniert (also Spannungen über den .22 Widerständen zur FB-Spannung). Hier stimmt eigentlich alles (Verstärkung, FB, alles oke :) ). PS: Die Bauteile sind eigentlich alles ausreichend dimensioniert im Bezug auf max. Strom / Spannung, lowESR, etc... Ich hoffe mal, dass es daran nicht liegt ;)
Da wo C3 sitzt kann er definitiv nicht als Abblockkondensator für den OP funktionieren. Er sollte mit den kürzest möglichen Anschlußleitungen in unmittelbarer Nähe vom OP angebracht werden. In etwa so wie Du C4 an den LM22670 positioniert hast. Ansonsten sieht das ganze vom Layout so weit OK aus (zumindest wenn mir kein Detail entgangen ist). Ich hätte lediglich hier und da die Plazierung etwas anders gemacht: Z.B. C6 näher an den LM22670 gebracht und seine Versorgungsspannungszuführung vor C6 plaziert (also von X8/X9 über C6 an den LM22670 und nicht von C6 über X8/X9 zum LM22670). Ein weiteres Manko wäre noch der sich ergebende Strompfad des LED-Stromes über die Shunts zurück zu C5. Dieser ist über den kompletten 'Aussenring' a) recht lang und vor allem b) verschiebt er das GND-Potential für den TS321 und seiner Rückkopplung. Schau Dir mal die Hinweise im Datenblatt zum LM22670 auf Seite 12 an (das Kapitel "Circuit Board Layout"). Für jeden einzelnen Ablaufschritt des Step-Down-Reglers gibt es eben ganz bestimmte Zweige (oder besser Loops) wo ein Strom fließt. Diese gilt es mit möglichst kurzen Leiterbahnen zu verbinden (was, zugegeben, nicht immer leicht ist). Insbesondere wenn wir bei kleinen SMD-Platinen schmale Leiterbahnen haben, sind wir sehr schnell bei Bahnwiderständen im 2- bis 3-stelligen Milliohmbereich. Wenn dann auch noch mehrere Ampere fließen, haben wir sehr schnell unangenehm hohe Spannungsabfälle über diesen Leiterbahen, die das Design nicht wirklich vereinfachen. In Bezug auf den Spannungsabfall über den Shunt von 0,11 Ohm und den angestrebten 2,8 A für die LED sind das rund 300 mV am Shunt. Der Bahnwiderstand z.B. der Ringleitung würde bei 2mm Breite und 35 µm Kupferauflage etwa 2,5 Milliohm pro Meter betragen. Bei 2,8 A haben wir damit bereits einen Spannungsabfall von rund 7 mV/cm. Das sind nur die rein ohmschen Werte. Eine Leiterbahn stellt aber auch ein Induktivität dar - und die ist bei Schaltreglern nicht immer vernachlässigbar. Auch aus EMV-Gründen sind deshalb Leiterbahnen mit impulsförmiger Strombelastung kurz auszuführen. Und je höher die Ströme umso wichtiger ist es die Strom-Loops kurz zu halten. Bei einer Sache kommen mir aber auf jeden Fall so meine Zweifel: Wenn der Silkscreen der 220µH-Spule stimmt, bezweifele ich doch sehr stark, daß diese für den von Dir gewünschten max. Strom nicht in die Sättigung gerät. Bei vielleicht knapp 10mm Durchmesser und 220µH, was in etwa zur 'L-PISM 220µ' bei Reichelt passen würde, sind Ströme über 1A reine Illusion. Die angegebene Spule von Reichelt geht bereits bei 0,85A in die Sättigung. Um das herauszufinden, löte einfach mal einen der beiden Shunt-Widerstände raus, was den Konstantstrom auf die Hälfte reduzieren sollte. Oder noch besser - löte die beiden Widerstände in Serie statt parallel, was den Strom dann auf 1/4 reduzieren sollte (also auf etwa 0,7 A). Funktioniert die Schaltung dann besser? Wenn ja, dann ist die Sättigung das Problem gewesen. Wenn nein, kann auch der LM22670 einen 'Knacks' bekommen haben und ist möglicherweise defekt. Vorausgesetz Du bist Dir wirklich sicher, daß alles um den TS321 perfekt funktioniert.
Hi, vielen Dank für deine ausführliche Antwort!!! Hier mal ein kurzer Bericht, was ich schon getan habe bzw. noch tun werde: Also, den Abblockkondensator werde ich mal näher dran schieben. Ich habe gedacht, dass die Massefläche reicht, da die Unterseite ja auch komplett Masse und mit dem Kreis verbunden ist. Das Problem mit den langen Leitungen habe ich nicht berücksichtigt. Wenns wirklich daran läge, wäre das der worst case ever :) Dann wäre das ganze Layout ja für den Pobbes. Den Shuntwiderstand habe ich schon getauscht / verändert. Habe bis zu 1 Ohm draufgelegt -> trotzdem maximaler Strom durch die Last. Daran liegts also nicht. Könnte es hier sein, dass etwas in meinen Feedbackpfad einkoppelt? Im Layout habe ich einfach eine Spule angegeben, da ich sowieso eine Größere nehmen wollte. Momentan nehme ich diese hier: http://www.conrad.de/goto.php?artikel=449795 oder eine THT von Wuerth. An der Spule liegts also denke ich nicht. Dass der LM kaputt ist habe ich auch schon befürchtet, bei dem Versuch zu löten hat sich die Hotair verabschiedet und ich konnte ich Temperatur nicht mehr anständig kontrollieren. Was mich an der Theorie aber wundert, dass der LM dann trotzdem noch regelt (teilweise). Naja, ich teste das noch mal mit der Massefläche und dem Kondensator und melde mich wieder :)
Sooooo...ich hab das Ganze noch mal ein bisschen getestet und irgendwann
gemerkt, dass die Conrad-Spule auch nicht geeignet war.
Die Wuerth-Spule in Verbindung mit dem verschobenen Abblockkondensator
lässt die Schaltung gut laufen.
Allerdings ist der Wirkungsgrad echt bescheiden. Hier mal meine
Messungen:
Uin: 12,9 V
Iin: 1,1 A
-> Pin: 14,19 W
Iout: 2,4 A
Rout: 1,5 Ohm
-> Pout: 8,64 W
-> Pout / Pin: 0,61 -> 61%
Ich finde 61% schon ziemlich schlecht.
Wenn ich mal die erkennbaren Verluste bestimme, komme ich auf diese
Rechnung:
Verluste:
Spule: 170 mOhm -> 0,97 W
Shunt: 110 mOhm -> 0,64 W
Diode: 0,21 V -> 0,50 W
FET: 120 mOhm -> 0,69 W
__________________________
2,80 W
Irgendwo müssen dann noch 2,75 W "verschwinden"?!
Habt ihr da vielleicht noch Tipps für mich?
Mit was für'n Schätzeisen hast Du den Strom Iin gemessen? Bedenke bitte, das hier Schaltfrequenzen von etwa 500kHz vorhanden sind und damit die Stromaufnahme mit dieser Frequenz gepulst ist. Selbst bei einem Echt-Effektivwert-Multimeter (aka TruRMS) solltest Du mal den Eingangsfrequenzbereich beachten. Bei vielen Feld-, Wald- und Wiesen-Multimetern ist knapp oberhalb des Audiobereichs bereits schluss. Was es dann bei 500kHz als Strom 'schätzt' weiß vmtl. keiner so genau, aber es ist das, was Du als tatsächliche Stromaufnahme angenommen hast. Weiterhin unterschätzt ein wenig die Verluste im Schalttransistor des LM22670. Er hat nicht konstante 120 mOhm, sondern er steigt mit der Temperatur - und wärmer wird er beim Schalten auf jeden Fall. Schau Dir mal auf S. 5 des Datenblattes das Diagramm rechts unten an. Bei 75°C Die-Temperatur ist der Widerstandswert auf das 1,2-fache angestiegen (THIN-Gehäuse). Weiterhin sind die Verluste beim Schalten (noch) nicht berücksichtigt. Dies nur mal zur Vervollständigung Deiner Auflistung. Die Schaltverluste lassen sich leider nicht hochrechnen, da im Datenblatt nicht angegeben ist wie schnell geschaltet wird. Aber auch hier werden einige zig- bis hunderte Milliwatt zusammen kommen. Außerdem möchte ich fast bezweifeln, daß die Diode D1 bei 2,4A lediglich eine Durchlassspannung von nur 0,21V haben soll. Bei der Strommessung am Shuntwiderstand hast Du vermutlich den Strom indirekt gemessen, d.h. den Spannungsabfall über den Shunt. Trotz des Glättungs-ELKOs C5 wird sich hier kein reiner Gleichstrom einstellen, sondern wieder etwas 'Schwankendes' mit 500kHz. Mein Tip wäre alle Ströme mit einem Oszilloskop abzuschätzen. Bei hohen Frequenzen ist es, trotz mauer Y-Ablenkgenauigkeit, ein besseres 'Schätzeisen' als ein schlechtes Multimeter. Dazu ist noch ein kleiner zusätzlicher Shunt in der Versorgungsspannungszuleitung nötig (aber evtl. aufpassen wegen der Erdung (PE) der GND-Leitung vom Oszi. Wie Du schon aus Deinen eigenen Schätzungen sehen kannst, geht die Spule mit ihrem Gleichstromwiderstand als das Verlustleistungsbehaftete Bauteil in die Kalkulation ein. Hier würde ich vorrangig darauf achten eine mit sehr geringem Widerstand einzusetzen. Eins ist mir übrigens gerade eben erst auf-/eingefallen: Die Spule die Du dort verwendest ist eine offene Bauform mit einem doch nicht ganz unerheblichen Streufeld. Und jetzt kommt der Knackpunkt - Mit Deiner ringförmigen GND-Leitung, einmal um die Platine, hast Du einen (Luft-)Trafo mit nur einer Wicklung gebaut, die auch noch Kurzgeschlossen ist. Hier dürfte ein nicht ganz unerheblicher Strom fließen. Trenn diesen Ring an einer Stelle mal auf. Möglicherweise kommen auch dadurch die unerklärlichen Verluste und (im besten Fall auch) die Fehlfunktionen des LM22670 zustande?!
Moin, also bevor ich die Ströme und Spannungen gemessen habe habe ich mit dem Oszi kontrolliert, wie sauber das Ganze ist. Der Eingang schwankt um die 20 mV bei 500 kHz, der Ausgang gar nicht (hier habe ich mittlerweile eine 330µH Spule drin). Daher gehe ich davon aus, dass die gemessenen Werte relativ genau sind (plusminus die übliche Abweichung :) ). Dass die angegebenen Verluste nicht die einzigen sind war mir schon klar. Allerdings waren / sind diese die einzigen, die ich ausmessen und berechnen konnte. Was mir nun immer noch rätselhaft ist ist, dass die Verluste trotz aller Möglichkeiten nicht kleiner werden. Den Außenring habe ich aufgetrennt - keine Änderung. Mich interessiert wirklich mal, wie hoch bei dieser Art von Schaltung der maximale Wirkungsgrad ist. Denn so eine Schaltung mit 60% Wirkungsgrad würde doch kein Mensch kaufen... Liegt es wohl im Endeffekt wirklich nur an der Art des Layouts?!? Man man, das wär blöd... ;)
Hmmmmm, wenn aber Deine Messungen und Rechnung korrekt wäre, dann müßten auf der kleinen Platine ja irgendwie 14,19 W - 8,64 W = 5,55 W verheizt werden. Dabei müßten einige Komponenten und die Platine mit Ihren vielleicht 35 bis 40mm Durchmesser merklich warm bis heiß werden. Ist dem auch so? Beim wiederholten Durchlesen des Datenblattes zum LM22670 ist mir noch aufgefallen, das National in allen Schaltungsbeispielen eine Induktivität von nur 10µH einsetzt, was bei 500kHz Schaltfrequenz ja durchaus auch Sinn macht. Bei dem von mir favorisierten LTC3780 (als High-Power-SEPIC-Treiber für LEDs mit bis zu 100W) kommen ebenfalls nur 10µH-Induktivitäten zum Einsatz - bei Schaltfrequenzen von 200kHz bis 400kHz. Natürlich ist dadurch der Ripplestrom durch die Last etwas höher (bei LEDs aber durchaus vertretbar, sofern man sich an die absoluten Grenzwerte hält), aber dafür ist die Bauform der Induktivität um einiges kleiner, was wiederum sehr der Miniaturisierung zu gute kommt. Darum Frage ich mal ganz dreist, ob Du es schon mal mit kleineren Induktivitätswerten ausprobiert hast?! Bei meinen ersten Postings hatte ich schon erwähnt, das kleinere Induktivitätswerte sinnvoller sind (kleiner Rdc, usw.). Warum bist Du mittlerweile wieder von Deinem Ursprünglichen 'Kurs' abgekommen? Bei LEDs (also auch für Deine P7) ist es nicht wichtig einen extrem kleinen Ripplestrom zu haben! Zum Platinen-Layout hatte ich ja schon was gesagt. Ansonsten kann auch ich nur auf das Layout-Example auf S.13 des Datenblattes zum LM22670 verweisen. Dort wurde alles richtig gemacht, Abblockkondensator(en) dicht am IC, dort wo die hohen Ströme fließen kamen kurze und breite Tracks zum Einsatz und mit Masseflächen für niederohmigen Anschluß von Bauteilen und zur Kühlung (incl. Via's) wurde nicht gespart. Optimal ist Dein Layout leider (noch) nicht. Aber bislang konnte ich die von Dir geschilderten Effekte, das derartige Schaltungen nur in bestimmten Teileingangsspannungsbereichen korrekt arbeitet, nie selbst beobachten. Bei ICs von SGS Thomson bin ich diesbezüglich ja schon einiges gewohnt, aber bei National und z.B. auch bei Linear Technology sind mir solche Effekte bislang noch nie untergekommen.
Naja, jetzt sind ja alle weiteren Störeffekte weg und die Schaltung funktioniert schon mal wie sie es soll (von den Verlusten mal abgesehen). An sich hatte ich die Schaltung auch so ausgelegt, dass ich mit einer 22 - 33 µH Spule auskomme. Im Endeffekt hatte ich hier halt noch mehrere Spulen rumfliegen zum testen. Die Conrad-Spule [ http://www.conrad.de/goto.php?artikel=449795 ] war doch die, die ich gekauft habe. Mit Isat von 5 A sollte sie ja eigentlich geeignet sein, ist sie anscheinend aber nicht. Damit entstehen die o.g. Fehler. Die Spule von Wuerth ist sowieso mit 32mm Durchmesser x 10mm Höhe sowieso zu groß...aber sie funktioniert wenigstens. Wenn das Ganze soweit passt, werd ich wohl auch noch mal ein neues Layout machen. Aber erstmal muss der Rest passen und funktionieren. Achja, Hitzeentwicklung: Die Shuntwiderstände werden sehr warm, die Diode, Spule sowie der IC handwarm, der Rest bleibt cool ;) Leider kann ich schlecht die abgegebene Leistung mit der Hand bestimmen (was aber sehr hilfreich wäre). Irgendwo ist da der Knackpunkt, der mich nicht weiter kommen lässt...Daher danke ich dir schon mal sehr für deine "persönliche Hilfe" hier!!!
Alex Chili wrote: > Naja, jetzt sind ja alle weiteren Störeffekte weg und die Schaltung > funktioniert schon mal wie sie es soll (von den Verlusten mal > abgesehen). > > An sich hatte ich die Schaltung auch so ausgelegt, dass ich mit einer 22 > - 33 µH Spule auskomme. Im Endeffekt hatte ich hier halt noch mehrere > Spulen rumfliegen zum testen. > > Die Conrad-Spule > [ http://www.conrad.de/goto.php?artikel=449795 ] > war doch die, die ich gekauft habe. Mit Isat von 5 A sollte sie ja > eigentlich geeignet sein, ist sie anscheinend aber nicht. Damit > entstehen die o.g. Fehler. Das ist in der Tat merkwürdig. Ist evtl. der Kern gebrochen (nachdem sie z.B. mal runtergefallen war) oder hat die Spule gar einen Windungsschluß? Hast Du evtl. ein Induktivitätsmeßgerät? > Die Spule von Wuerth ist sowieso mit 32mm Durchmesser x 10mm Höhe > sowieso zu groß...aber sie funktioniert wenigstens. > > Wenn das Ganze soweit passt, werd ich wohl auch noch mal ein neues > Layout machen. Aber erstmal muss der Rest passen und funktionieren. > > Achja, Hitzeentwicklung: > > Die Shuntwiderstände werden sehr warm, die Diode, Spule sowie der IC > handwarm, der Rest bleibt cool ;) Leider kann ich schlecht die > abgegebene Leistung mit der Hand bestimmen (was aber sehr hilfreich > wäre). Das sind auch genau die Komponenten, die den Großteil der Verluste ausmachen, eben der Schaltregler, die Induktivität, der Shunt und die Diode. Je niederohmiger es wird, umso weniger werden halt auch die Verluste. > Irgendwo ist da der Knackpunkt, der mich nicht weiter kommen > lässt...Daher danke ich dir schon mal sehr für deine "persönliche Hilfe" > hier!!! Null Problemo. Allerdings gehen auch mir langsam die Ideen aus, was Du überprüfen solltest bzw. kannst. Falls Du die Möglichkeit hast, mach doch mal ein Oszi-Screenshot am SW-Ausgang (Pin 1) vom LM22670, oder skizziere es irgendwie, und poste diesen wenn a) die Schaltung funktioniert und b) wenn die Conrad-Induktivität drin ist und es nicht (richtig) funzt. Vielleicht kommen wir ja so (etwas) weiter. Ich geb die Hoffnung ebenfalls nicht auf. Allein schon aus persönlicher Neugier würde ich gerne wissen was dort passiert oder eben nicht.
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Okay, das Spulenproblem scheint beseitigt. Du hattest Recht - die erste 33µH Spule scheint defekt zu sein, da es mit dieser gar nicht geht. Mit einer Zweiten funktionierts größtenteils. Diese wäre auch deutlich niederohmiger ( 60 mOhm statt 170). Allerdings habe ich gerade einen weiteren wunderbaren Effekt entdeckt. Der völlig überhöhte Ausgangsstrom lässt sich durch das Vorschalten von weiteren Kondensatoren am Eingang "verschieben". Mit 220µF am Eingang liegt der Punkt, an dem die Schaltung anfängt zu spinnen (also statt der 2,4 A auf 3,xx A springt) bei ca. 11 V. Wenn ich nun noch 940 weiter Mikrofahrräder davor schalte, liegt der Punkt bei ca 15 V. Wenn ich nun jedoch die Eingangsspannung zwei Mal kurz hintereinander anlege (bei 15 V), funktioniert die Schaltung auch. Mein persönliches Fazit: Ab einer bestimmten Spannung scheint dort im Einschaltmoment ein Strom benötigt zu werden, den mein Netzteil nicht bringen kann. Daher schaukelt sich da was auf. (Oder so :) ) Das Oszi-Bild ist dann genau so wie sonst auch immer (also wie oben in dem Bild), nur halt mit anderen Werten (Spannung höher, Frequenz niedriger (warum auch immer)). Bei mir ist es mittlerweile auch Neugier und der Wille, diesen Krams richtig zum Laufen zu bekommen. Was ich schön finde ist, dass man bei solchen Sachen sehr viel mehr lernt als bei irgendwelchen komischen Vorlesungen. Daher bin ich auch sehr dankbar für sämtliche Erklärungen, die mir wohl nicht nur bei dieser Schaltung weiter helfen werden...
Alex Chili wrote: > Okay, das Spulenproblem scheint beseitigt. Du hattest Recht - die erste > 33µH Spule scheint defekt zu sein, da es mit dieser gar nicht geht. Mit > einer Zweiten funktionierts größtenteils. Diese wäre auch deutlich > niederohmiger ( 60 mOhm statt 170). > > Allerdings habe ich gerade einen weiteren wunderbaren Effekt entdeckt. > Der völlig überhöhte Ausgangsstrom lässt sich durch das Vorschalten von > weiteren Kondensatoren am Eingang "verschieben". Mit 220µF am Eingang > liegt der Punkt, an dem die Schaltung anfängt zu spinnen (also statt der > 2,4 A auf 3,xx A springt) bei ca. 11 V. Wenn ich nun noch 940 weiter > Mikrofahrräder davor schalte, liegt der Punkt bei ca 15 V. Dazu passen würde, was im Datenblatt auf S.10 unter "Input Capacitor" steht. Weiterhin ist auch das, was auf der S.9 & S.10 unter "Internal Compensation" steht, in diesem Zusammenhang sehr wichtig. U.a. wohl auch das, was für oder gegen die -ADJ (optimiert für Ausgangsspannungen kleiner 5V) bzw. -5.0 Version spricht. > Wenn ich nun jedoch die Eingangsspannung zwei Mal kurz hintereinander > anlege (bei 15 V), funktioniert die Schaltung auch. > > Mein persönliches Fazit: Ab einer bestimmten Spannung scheint dort im > Einschaltmoment ein Strom benötigt zu werden, den mein Netzteil nicht > bringen kann. Daher schaukelt sich da was auf. (Oder so :) ) Während der Soft-Start-Phase, die nur 500µs dauert und auf die man keinen Einfluß nehmen kann, wird der Ausgangsstrom auf den Maximalwert hochgefahren. Bricht dabei die Eingangsspannung zusammen, springen möglicherweise div. Schutzfunktionen im LM22670 an (z.B. UVLO => Under Voltage Lock Out)?! > Das Oszi-Bild ist dann genau so wie sonst auch immer (also wie oben in > dem Bild), nur halt mit anderen Werten (Spannung höher, Frequenz > niedriger (warum auch immer)). Dies dürfte dann wohl auf die Typ III-Kompensation zurückzuführen sein, da der Wandler evtl. nicht in dem für ihn vorgesehenen und optimierten Ausgangsspannungsbereich arbeitet. Allerdings ist die Spannung an der P7 nominal etwa 3,6V bei 2,8A, wenn ich mich nicht irre ?!? Also sollte auch die -ADJ-Version im 'grünen' Bereich sein. > Bei mir ist es mittlerweile auch Neugier und der Wille, diesen Krams > richtig zum Laufen zu bekommen. Was ich schön finde ist, dass man bei > solchen Sachen sehr viel mehr lernt als bei irgendwelchen komischen > Vorlesungen. Daher bin ich auch sehr dankbar für sämtliche Erklärungen, > die mir wohl nicht nur bei dieser Schaltung weiter helfen werden... Yip, in den Vorlesungen wird(/sollte) die Theorie vermittelt werden, während in der Praxis dann u.U. ein wenig Transfer-Leistung nötig wird, um die Theorie in der Praxis anwenden/erklären zu können. ;-) Ich selbst bin auch lieber Praktiker als Theoretiker. Der Lerneffekt ist einfach größer und es bleibt eher etwas 'hängen'.
Hm...soweit scheinen die Probleme dann ja gelöst zu sein. Momentan habe ich einen 2200µF high ESR am Eingang und es funktioniert soweit. Ich denke aber, dass ich das Layout noch mal neu machen werde. Dabei halte ich mich mehr an die Angaben im Datenblatt. Ich denke, dass ich damit den Wirkungsgrad erhöhen könnte. Denn ansonsten ist ja alles soweit optimal denke ich... Darf ich dich eigentlich mal fragen, was du so beruflich machst bzw. gelernt hast? Ich bin echt begeistert mal etwas praktisches zu lernen ;)
Nun ich hatte mal, während meiner 6-jährigen Zeit bei der Bundesmarine, Informationselektroniker gelernt. Anschließend ein paar Semester E-Technik in Braunschweig studiert, aber wegen dem doch etwas zu theoretischen Stoff und weil ich schon seit über 6 Jahren aus Mathe raus war, das Studium aufgegeben. Dafür dann einen auf staatl. gepr. Techniker (Fachrichtung Datenverarbeitung) gemacht, was mir eigentlich schon wieder zu einfach war. Heute arbeite ich in einer Firma, die schnelle digitale Regelungssysteme herstellt und vertreibt sowie natürlich auch ggf. die nötige Software dafür schreibt. Meine Aufgabengebiete sind mittlerweile mannigfaltig - sie reichen vom (Telefon-)Support, über kleine Demos schreiben, technische Zeichnungen machen, ..., bis hin zum Kalibrieren unserer Systeme und Module. Entwicklungsarbeiten machen ich eigentlich nur noch privat. Neben meiner Leidenschaft für HiFi-Elektronik in allen Facetten, entwickle, designe und baue ich auch HiFi- und PA-Lautsprecher. Zur Zeit haben es mir allerdings auch die Power-LEDs (>=10W) zu Beleuchtungszwecken oder als 'Effekt'-Geräte (z.B. als Stroboskop) für meine DMX-gesteuerte Licht-Anlage angetan.
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Hey, das klingt ja nach einem sehr interessanten Lebenslauf! Ich hab mich auch noch mal dran gemacht, ein neues Layout zu machen. Hier habe ich mich mal möglichst an die Vorgaben von dir und aus dem Datenblatt gehalten. Die "Schaltelemente" sowie die Shunts möglichst nah zusammen, den Kreis mit der Masse nicht durchgehend usw. Ich habe auch noch mal Platz für mehrere Kondensatoren gelassen sowie die vorhandenen näher an den IC platziert. Hab ich sonst noch was vergessen? :) Nun würde ich mich sehr über Tipps freuen, ob das so optimaler ist oder nicht. Vielen Dank... ;)
Tja, wenn ich ehrlich bin, scheint diesmal das Layout mit Fehlern nur so überhäuft zu sein! Beim 'Umlegen' der Tracks/Componenten scheinen Dir die Verbindungen durcheinander gekommen zu sein: An Pin 2 vom LM22780 z.B. hängt mittlerweile nur noch ein kleiner Abblockkondensator, hinter der Spule hängen auf einmal zwei ELKOs dran, an Pin 3 hängen ebenfalls neben dem Boost-Kondensator (d.h. die 10nF zw. Pin 1 u. 3) die zwei ELKOs auf der rechten Seite dran, usw.?!? Gehe bitte noch einmal peinlichst genau die Verbindungen anhand Deines Schaltplans durch. Tendenziell würde ich sagen, daß wir uns dem Ideal (gaaanz laaangsaaam) nähern. ;-)
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Ja, den einen Fehler habe ich eigentlich gestern schon behoben. Allerdings habe ich das Bild hier zwar neu hoch geladen, aber er hat es nicht geändert. Also hier noch mal das Ganze :) Wie gesagt, die beiden Kondensatoren am Eingang sind ja im Datenblatt beschrieben (einer als low ESR und einer mit einem höhreren ESR). Die parallelen Kondensatoren am Ausgang sollen den gesamten ESR weiter senken. Wie gesagt, das "richtige" Bild ist nun hier im Anhang. PS: Wäre es eigentlich wichtig, dass der GND am IC auch eine breitere Bahn bekommt? Lt. Seite 12 im Datenblatt und meiner Interpretation fließt dort nicht der "Laststrom". Stimmt das?
Fangen wir also mal wieder an das Layout zu bewerten: ;-) Sehr schön gelöst ist jetzt der Abblockkondensator zw. Pin 2 des LM22670 u. GND. Unschön hingegen ist die Plazierung des gesplitteten Ausgangs-ELKOs. Hier würde ich nicht empfehlen die beiden jeweils auf einer der Seiten der Spule zu plazieren, da Du auch nicht explizit aufgezeigt hast, wo der Anschluß an die LED erfolgen soll. Bei direktem Anschluß an die Spule ist das für die (+)-Leitung der ELKOs okay, aber die GND-Leitung paßt dann nicht wirklich dazu - ein ELKO hängt unmittelbar an den beiden Shunts und der andere gut 20mm weit davon weg. Ich würde nur einen ELKO einsetzen und nicht derer zwei - auch wenn dadurch der ESR minimiert werden würde. Es gibt Dir mehr Freiheiten die anderen Komponenten geschickter zu plazieren und ggf. Leiterbahnen breiter auzuführen. Übrigens, ich halte weiterhin die Plazierung der Puffer-ELKOs (rechts vom LM22670) für ungünstig in Bezug auf den (weiterhin seeehr) langen GND-Track einmal um fast 270° rund um und durch die Platine. Wenn der Schalttransitor im LM22670 einschaltet bzw. eingeschaltet ist, wird die Energie vorrangig aus den ELKOs 'gesaugt'. Im (+)-Zweig sind die ELKOs auch dicht dran am Schaltregler, aber der Rückläufige (-)-Pfad vom LED-Anschluß ist einfach noch zu lang. Erinnere Dich noch einmal an die Strompfade (Current-Loops) wie im Datenblatt zum LM22670 angegeben. Noch sind nicht alle optimal. Meine Tips wäre: - Den LM22670 90° im Uhrzeigersinn drehen und rechts an die Seite plazieren, wo noch die beiden Eingangs-Puffer-ELKOs sitzen. - Die beiden Eingangs-Puffer-ELKOs nun links vom LM22670 plazieren, und zwar so, das ihr GND in die Mitte kommt. Dieser GND-Anschluß wird dann der zentrale GND-Bezugspunkt für alles. Von hier gehen alle GND-Leitungen sternförmig und mit getrennten Tracks zu allen Komponenten, die dort angeschlossen sein müssen. Eine größere zentrale GND-Fläche wär' auch nicht zu verachten. - Lass den oberen Ausgangs-ELKO weg. Ist billiger, spart Platz und bringt für den Wirkungsgrad (ESR-Verluste) nicht sooo viel, das es den Aufwand lohnt. Das gilt übrigens auch für zweiten Eingangs-Puffer-ELKO.
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Hi, an die Seite kann ich ihn nicht setzen, da in der Mitte noch 2 Löcher sind, durch die die Kabel geführt werden. Aber so wie in der angefangenen Skizze (ich denke es reicht erst mal, wenn ich die wichtigen Dinge zeiche) habe ich ja eine zentrale Massefläche in der Mitte und möglichst kurze Wegen drum herum. Am Eingang werde ich noch einen THT Kondensator auflöten und dafür Lötflächen vorsehen. Den zweiten Ausgangs-Elko möchte ich sehr ungern weglassen, da viele ähnliche Schaltungen auch 2 Stück haben. Die Leute werden sich dabei wohl auch was gedacht haben :) Platz habe ich ja mittlerweile auch genug. Mein anfängliches (und überhaupt erstes) Layout von mir war ja dermaßen verschwenderisch, das ist nun ja schon besser. Das einzig Blöde bei der Version ist die Spannungsversorgung des OPV... Achja, die LED soll direkt an die Spule gelötet werden...
Wer schlechtere, dafür aber mehr als halb so billige, ELKOs verbaut sieht sicher schon mal zwei Stück davon vor. ;-) Es kommt auf den Ripple-Current an, der einem die Selektion des richtigen ELKOs erleichtert, denn dieser Ripple-Current bestimmt die Verluste am ESR, und damit die Erwärmung des ELKOs (ggf. bis) an seine maximale Betriebstemperatur. Je weniger sich ELKOs erwärmen, umso länger leben sie in der Regel. Man hat als Designer/Entwickler schon so seine Freiheiten. Es stossen aber immer wieder die Welten eines guten Entwicklers auf die Knauserigkeiten eines Einkäufers/Vertrieblers zusammen, der sagt (oder behauptet), daß es auch halb so billig gehen muß, um konkurenzfähig zu sein. Dann werden schnell hier und da Abstriche gemacht, die häufig zu lasten der Qualität und/oder Betriebssicherheit bzw. MTBF (Mean Time Between Failure) geht. Also genau die Geräte, die während der Garantiezeit wunderprächtig arbeiten, aber unmittelbar danach dann ausfallen. Damit sind sie ganz knapp oder eben gerade richtig bezüglich ihrer Lebenserwartung ausgelegt. Leider sorgen genau diese Geräte für den großen Elektronikschrottberg. Gut, hin und wieder taucht auch mal ein (deutsches) Markenprodukt darunter auf, aber überwiegend ist es der Fernostschrott der schnell den 'Geist' aufgibt. Das eigentliche Problem sind aber nicht die Hersteller, sondern die Kunden, die nach immer billigeren Waren ausschau halten und auch überweigend solche dann kaufen, weil sie meinen ein Schnäppchen gemacht zu haben. Resumée: Man möge nicht alles kopieren, nur weil man es in anderen (kommerziellen) Produkten, schon häufig so gesehen hat. Klar, daß die sich auch Gedanken gemacht haben, warum sie es ausgerechnet so entwickelt/ausgelegt/aufgebaut haben, aber solange man diese Gründe nicht kennt, wäre ich seeeehr vorsichtig und würde es nicht ungeprüft übernehmen. Genau dazu ist aber so ein Forum echt klasse - man kann multiple Meinungen dazu einholen und evtl. hat jeder (ganz) andere Erfahrungen gemacht. ;-)
Jo, bei der Preis- Mengen- Qualitäts- Geschichte hast du völlig Recht. Bei mir ist es allerdings so, dass ich erst mal eine Version haben möchte, die anständig funktioniert. Da ich nicht die Möglichkeit habe, selber Platinen zu ätzen, mache ich lieber ein Layout, was allen Eventualitäten trotzt. Das Erste ist ja schon fürn Müll. Ich denke auch mal, dass mehr Kondensatoren auch nur förderlich sein können (steht ja auch im Datenblatt). Daher würde ich das Augenmerk eher auf den Rest der Schaltung legen...denn einen Kondensator rausbauen kann ich dann immer noch. Also wenn deiner Meinung nach das Layout soweit passt, mach ichs mal zu Ende und probier noch einmal mein Glück... ;)
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Hier ist es. Soweit ich es mit Eagle hinbekommen habe...das Programm ist echt nicht sonderlich bedienerfreundlich. Nun ja. Alles nah beieinander, große Massefläche in der Mitte, breite Bahnen für die Ausgangsseite. Was sagst du? :)
Ja, ich denke das Ideal ist damit so gut wie erreicht. Aufgrund der notwendigen Kühlung des LM22670 würde ich die Massefläche nach rechts erweitern - jeder Quadratzentimeter mehr Kühlfläche läßt ihn einfach 'cooler' werden. ;-) Das gleiche gilt übrigens auch für die Diode. Diese und der Schaltregler selbst sind ja die größten 'Wärmeproduzenten' in der Schaltung. Ob die somit vorgesehenen Kühlflächen, bei dem von Dir angestrebten Strom von gut 2,5 Ampere, außreichend sind, wird wohl der erste Dauerprobelauf hoffentlich bestätigen. Andernfalls wirst Du um eine Double-Layer-Platine, mit entsprechend vielen Vias an den entscheidenden 'Knackpunkten', wie beim Layout Example im Datenblatt zum LM22670 gezeigt ist, nicht herumkommen. Es dürfte auch ein klein wenig helfen keine Platine mit nur 35µm Kupferauflage zu nehmen, sondern gleich besser eine mit 70µm oder gar mehr - allerdings wird das SMD-Löten dann ein wenig 'spassiger', da ein kleiner 5 bis 8 Watt SMD-Lötkolben da möglicherweise schon an seine 'Grenzen' stößt. Aber ich drücke Dir die Daumen.
Da das Ganze kostengünstig sein soll, werde ich bei einem Layer bleiben. Allerdings klebt die Platine mit der Rückseite auf einer Metallfläche. Da bietet es sich an, die Fläche über dem IC gerade zu schneiden und eine Kupferplatte dran zu löten. Diese werde ich umbiegen und somit eine thermische und elektrische Verbindung zum Gehäuse schaffen. Ich werds mal so testen und hoffen, dass es besser aussieht als letztes Mal :)
Hattest Du doch keinen 'Bock' die Massefläche unter dem Thermal Pad vom LM22670 nach rechts zu erweitern?! Bedenke bitte, daß Du mit ca. 2,5A schon nah am Maximum des LM22670 dran bist (83,333%). Die Masseflächen-Erweiterung kostet nichts extra, auch wenn Du später noch eine Kupferplatte dranlöten wirst. Eine Anregung hätte ich noch: Man könnte R5 verkleinern und dann in Reihe dazu einen (SMD-)Trimmer (oder mehrere, für unterschiedliche Ströme berechnete, R5 die über eine Lötbrücke selektierbar sind) schalten, um den Strom einstellbar, und somit auch an andere LEDs (mit If = 1A, 700mA oder auch nur 350mA) anpaßbar, zu machen. Was war's damit? Für den Fall hätte ich evtl. sogar Interesse an einigen Platinen.
Hi, die Idee hatte ich auch schon, allerdings wollte ich einfach verschiedene Widerstände benutzen. Ist mit dem Platz einfacher. Allerdings mache ich gerade noch mal ein neues Layout mit ner neueren Eagle-Version. Ich hab bei der Alten vergessen, dass die Spule auch vom Durchmesser her größer ist als die, die ich erst benutzt habe. Daher male ich noch mal ein bisschen herum und melde mich dann :) PS: Im Anhang noch mal der Neubeginn... :)
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Tja...nachträglich Anhänge hochladen oder ändern scheint nicht so gut zu sein...
oh ja :) Aber so langsam komme ich besser mit Eagle klar...geht immer schneller :) Sag mal, was sagst du zu der Position der Shunt-Widerstände?
Ist wohl alles roger-roger :-), solange nicht gegen die (nunmehr) bekannten Layout-Regeln verstossen wird. Noch sehe ich aber nur Luftlinien ...
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Tadaaaaaaa......so langsam kann ich auch Ratsnest halbwegs :)
(Beiträge editieren kann ich auch nicht mehr, obwohl ich angemeldet bin?!?) PS: Wie gesagt, ich habe auf alles geachtet. Nur die Masseseite der Shunts könnte kritisch sein?!
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So.......noch ein Gute-Nacht-Posting Also wenn du keine Vorschläge mehr hast, würd ich die Platine mal so ätzen lassen. Gute Nacht... ;)
Ich sage es nur ungern, aber da hast Du Dir wieder eine 'Rule-Violation' eingehandelt! Der Strompfad der LED über die Shuntwiderstände nach GND ist wieder sub-optimal !!! Das Problem ist, daß abhängig vom LED-Strom ein (wenn auch nur sehr kleiner) Spannungsabfall (mit Ripple) über die GND-Bahn zw. 4 und 5 Uhr abfällt. Damit hat der LM22670 nicht mehr das GND-Potential wie der Rest der Schaltung. Theoretisch würde ich die Shunts entweder rechts unten (bei 4 Uhr) unterhalb des LM22670 anbringen, oder noch besser oberhalb der Spule bei kurz vor 12 Uhr. Tja, es hat ja niemand gesagt, daß es einfach werden würde. Wenn es einfach wär, könnt's ja auch die Putzfrau (ups, sorry ich meinte 'Raumpflegerin'). ;-)
Ja, das meinte ich ja weiter oben. Allerdings hatte ich gedacht dass es ein Versuch wert wäre, da die Widerstände direkt am GND vom IC hängen... Wenn ich die Widerstände dahin mache, wo du vorgeschlagen hast, ist der Pfad zum OPV sehr weit. Dann hätte ich dazwischen auch einen Spannungsabfall, was den Ausgangsstrom verändern würde... Ist irgendwie wie Pest oder Cholera...
Alex Chili schrieb: > Ja, das meinte ich ja weiter oben. Allerdings hatte ich gedacht dass es > ein Versuch wert wäre, da die Widerstände direkt am GND vom IC hängen... > > Wenn ich die Widerstände dahin mache, wo du vorgeschlagen hast, ist der > Pfad zum OPV sehr weit. Dann hätte ich dazwischen auch einen > Spannungsabfall, was den Ausgangsstrom verändern würde... Genau deshalb macht man ja dann solche Sachen wie in der HiFi-Branche üblich - man splittet die Tracks. D.h. man führt parallel zwei oder eben mehrere Tracks, die aber alle nur am zentralen GND-Punkt miteinander verbunden sind. Dadurch gibt's keinen Spannungsabfall auf der einen Leiterbahn, wenn über die andere(n) ein hoher Strom 'gejagt' wird. Message understood? Genau das ist ja der Punkt, warum ein Schaltplan allein noch längst keine (in der Praxis aufgebaute) gut funktionierende Schaltung garantiert. Es hängen so viele Details vom (Platinen-)Aufbau ab, und manchmal auch sogar von der 'richtigen' Verdrahtung. > Ist irgendwie wie Pest oder Cholera... Wenn man(n) erst das richtige Gegenmittel gefunden hat, ist alles halb so schlimm. ;-)
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Gut das Gegenmittel ist wohl Arbeit :) Also als 1-Layer Platine ohne Brücken ists echt schwierig. Die Version hier ist wohl die einzige Möglichkeit mit kurzen Masseflächen. Bei der Version ist das Problem die relativ dünne Verbindung zwischen dem GND des ICs und dem zentralen Massepunkt in der Mitte. Aber immerhin ist hier nun eine kurze Verbindung. Außerdem liegen jetzt ALLE anderen Teile (C's, D und Shunt) auf einem Punkt. Die umlaufende Masse könnte man evtl noch auftrennen. So langsam gehen mir aber auch die Ideen aus... :)
Erst mal eine Frage: Seit den letzten beiden Layouts gibt's ein neues Bauteil, das parallel zum gesplitteten Ausgangs-ELKO C5 liegt. Um was handelt es sich da? Im Schaltplan scheint es nicht vorhanden zu sein. Der (-)-Anschluß zur LED bei den Shunts ist vielleicht ein bißchen zu klein geraten, oder meinst Du nicht?! Übrigens das Pad rechts unten vom Shunt hat möglicherweise einen zu kleinen Abstand zum GND-Track. Was sagt denn der Design-Rule-Check, bezüglich den Mindestabständen von Tracks/Pads zueinander, dazu? Was ich von GND-Loops halte, hatte ich Dir ja schon mehrfach mitgeteilt. Von wegen Spule mit großem Streufeld, bedingt durch deren Aufbau (d.h. kein geschlossener Kern) - auch wenn es beim letzten mal keine Verbesserung gebracht haben sollte den GND-Loop aufzutrennen. Also, immer und immer wieder vor Augen halten, wo die Ströme fließen - und darauf achten, das die aktive Elektronik (also der LM22670 und der TS321) stets das gleiche GND-Potential 'sehen'. Noch eines (ich weiß, ich weiß, relativ spät bemerkt): Mit C3 und C6 hast Du den LM22670 gut abgeblockt, aber wo ist ein Abblockkondensator (wie C3) für den TS321??? Er wäre einerseits gut gegen etwaige Schwingneigungen des OpAmps und andererseits gut für die zuverlässige Arbeitsweise desgleichen. :-)
Raimund Rabe schrieb: > Erst mal eine Frage: > Seit den letzten beiden Layouts gibt's ein neues Bauteil, das parallel > zum gesplitteten Ausgangs-ELKO C5 liegt. Um was handelt es sich da? Im > Schaltplan scheint es nicht vorhanden zu sein. Hab hier auch noch mal einen Abblockkondensator eingefügt. Ich möchte das Layout ja so variabel wie möglich halten, um (wenn fertig ist) viel experimentieren zu können. > > Der (-)-Anschluß zur LED bei den Shunts ist vielleicht ein bißchen zu > klein geraten, oder meinst Du nicht?! > Übrigens das Pad rechts unten vom Shunt hat möglicherweise einen zu > kleinen Abstand zum GND-Track. Was sagt denn der Design-Rule-Check, > bezüglich den Mindestabständen von Tracks/Pads zueinander, dazu? > Der zu kleine Abstand ist schon behoben. Da dort eh Kabel angelötet werden sollen, würde mich das nicht sonderlich stören :) Mir macht dann eher der VCC-Anschluss?! > Was ich von GND-Loops halte, hatte ich Dir ja schon mehrfach mitgeteilt. > Von wegen Spule mit großem Streufeld, bedingt durch deren Aufbau (d.h. > kein geschlossener Kern) - auch wenn es beim letzten mal keine > Verbesserung gebracht haben sollte den GND-Loop aufzutrennen. Hier wäre es zu testen, den Loop über L1 aufzutrennen. > > Also, immer und immer wieder vor Augen halten, wo die Ströme fließen - > und darauf achten, das die aktive Elektronik (also der LM22670 und der > TS321) stets das gleiche GND-Potential 'sehen'. > Jo, so gleich wie jetzt wars glaub nich noch nie hier. Besser wäre da wirklich nur noch drauflöten :) > > Noch eines (ich weiß, ich weiß, relativ spät bemerkt): Mit C3 und C6 > hast Du den LM22670 gut abgeblockt, aber wo ist ein Abblockkondensator > (wie C3) für den TS321??? Er wäre einerseits gut gegen etwaige > Schwingneigungen des OpAmps und andererseits gut für die zuverlässige > Arbeitsweise desgleichen. :-) Puh....das ließe mich ja wieder das ganze Layout umwerfen. Ich glaube, ich teste es einfach mal so und schaue, was bei rum kommt...
Alex Chili schrieb: >> Noch eines (ich weiß, ich weiß, relativ spät bemerkt): Mit C3 und C6 >> hast Du den LM22670 gut abgeblockt, aber wo ist ein Abblockkondensator >> (wie C3) für den TS321??? Er wäre einerseits gut gegen etwaige >> Schwingneigungen des OpAmps und andererseits gut für die zuverlässige >> Arbeitsweise desgleichen. :-) > > Puh....das ließe mich ja wieder das ganze Layout umwerfen. Nein, nein, so schlimm wird's net werden! Der Abblockkondensator müßte nur zwischen (laß mal sehen ..., ah ja) Pin 2 und 5 angeschlossen werden. Sollte eigentlich ganz einfach sein, indem Du den TS321 ein wenig nach rechts schiebst und dann den C einfach links neben den TS321 plazierst. Den R5 vielleicht noch horizontal legen und etwas nach oben schieben, dann sollte alles passen.
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Meinst du so? So wär er aber nich sonderlich nah am TS321...
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Fast. Von den beiden Shunts wegbewegen war nicht die Rede. Die waren schon okay. Unmittelbar links vom TS321 hatte ich gemeint den Abblockkondensator zu plazieren (siehe Anhang - puh, nach mühevoller, nächtelanger Kleinarbeit mit 'Paint').
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Sodele...da is es. Was sagst du jetzt? - Ich hoffe du sagst "Perfekt so, Alex" :-)
Na bitte - geht doch. ;-)) Schöne Fleißarbeit, gelle!? Ich denke so ist's okay und kann damit in Produktion gehen (yeah). Allerdings würde ich, wenn, dann nur einen kleinen Nutzen (vielleicht so 4 Stück) davon machen. Du bist ja schließlich immer noch in der Erprobungs- bzw. Serie-Null- oder auch Vorserien-Phase. Man(n) hat ja schon Pferde direkt vor der Apotheke k... sehen, oder so.
Immerhin kenn ich mich jetzt mit Eagle aus...hat also auch Vorteile gehabt. Ich hab das grad mal nem Kumpel geschickt zum ätzen...mal sehn wie die Version funktioniert... Schon mal und noch mal vielen vielen Dank für deine Hilfe!!!
Null Problemo. Hast Du schon mal in Deinem 'Gästebuch' nachgeschaut?! :-)
Ne, gerade erst :) Da hätten wir uns ja einiges an Schreibarbeit sparen können und einfach mal von Auge zu Auge drüber sprechen. Das "gelle" von dir kam mir auch verdammt hessisch vor. Wo kommst du denn her? Kannst ja mal bescheid sagen, wann du in Gießen bist...ich bin meistens hier ;) Gruß, Alex
Ich arbeite nur in Hessen - ansonsten bin ich eher ein Fischkopp, Muschelschubser, Klippenkotzer, oder wie auch immer man einen Niedersachsen nennen könnte/möchte. ;-) Freitag-Nachmittags oder Sonntag-Abends wäre (von meinem Standpunkt aus) für ein Treffen okay?! Hat Dein Kumpel die Platinen schon fertig?
Hehe...auf jeden Fall erkennt man, dass du dich in Hessen aufhältst. Ne, er hat noch nix fertig. Ich weiß auch ehrlich gesagt gar nicht, wie viele Platinen er mich macht. Ich meld mich auf jeden Fall bei dir, wenn ich Neuigkeiten hab :)
So....Neuigkeiten :) Eine Musterplatine habe ich bekommen und auch bereits bestückt. An sich scheint die Schaltung zu funktionieren, allerdings nur bei niedrigeren Strömen. Mit einem 0.22 Ohm Shunt funktioniert sie (und rauscht auch nicht mehr im Radio -> Layout ist also besser geworden). Allerdings habe ich wieder das Problem bei 2.xx A bzw. 0.11 Ohm, dass die Schaltung auf maximalen Strom schaltet. Ich habe auch schon etwas mit den Kondensatoren experimentiert. Mal sehen, was sich da machen lässt...
Noch was: Ne Einschaltstrombegrenzung wäre vll ne Lösung...damit die C's sich laden können...
Versuch mal folgendes: Hänge an das Netzteil, mit dem Du die Schaltung (KSQ) versorgst, einen dicken ELKO und erst dahinter den 'Einschalter'. Dieser sollte den (möglicherweise hohen) Einschaltstrombedarf der KSQ decken können, ohne das die Spannung allzu sehr zusammen bricht. Der LM22670 selbst hat ja schon einen integrierten Soft-Start. Wenn der LM22670 gedenkt den max. Strom zu liefern, ist dann sein Schaltausgang noch 'aktiv', d.h. schaltet er noch wirklich oder ist er einfach auf 'Durchzug' gegangen und der Schalttransistor ist dauernd eingeschaltet? Wird irgendetwas bei diesem 'Betriebszustand' wärmer als sonst?
Ja, das mach ich auch noch mal. Ich habe zwar schon einen 2200µF am Eingang, allerdings erst hinterm Schalter. Ich möchte gar nicht nachmessen, ob der bei vollem Strom noch schaltet, da er sehr warm wird. Ich denke aber, dass der Ausgangstransistor erstmal so auf Durchzug geschaltet wird, um bis zur Feedbackspannung zu kommen (was wohl nicht funktioniert). Der Soft-Start ist vielleicht zu kurz, ich dachte so an 0,5-1 s. Werde ich mal mit PWM testen...
Alex Chili schrieb: > Ja, das mach ich auch noch mal. > Ich habe zwar schon einen 2200µF am Eingang, allerdings erst hinterm > Schalter. Klar das diese Konstellation zum (kurzfristigen) Zusammenbrechen der Eingangsspannung führen kann. Was 'schafft' denn das Netzteil an Ampermuckels? > Ich möchte gar nicht nachmessen, ob der bei vollem Strom noch schaltet, > da er sehr warm wird. Ich vermute Du meinst mit "... der ..." den LM22670, gelle? Trotzdem solltest Du ihn mal ruhig richtig 'quälen' und messen, was er dabei (noch, oder auch nicht) macht. 'Sterben' kann er eher nicht, denn er ist gegen zu große Ströme als auch Übertemperatur (intern) geschützt. > Ich denke aber, dass der Ausgangstransistor > erstmal so auf Durchzug geschaltet wird, um bis zur Feedbackspannung zu > kommen (was wohl nicht funktioniert). Auch da wäre es z.B. mit einem Speicher-Oszi recht interessant, wie sich die Spannungsverläufe an diversen Pins verhalten. > Der Soft-Start ist vielleicht zu kurz, ich dachte so an 0,5-1 s. Werde > ich mal mit PWM testen...
> Klar das diese Konstellation zum (kurzfristigen) Zusammenbrechen der > Eingangsspannung führen kann. Was 'schafft' denn das Netzteil an > Ampermuckels? Es macht Dreie davon, was auch die 3,1 A am Anfang erklären könnte. > Ich vermute Du meinst mit "... der ..." den LM22670, gelle? > Trotzdem solltest Du ihn mal ruhig richtig 'quälen' und messen, was er > dabei (noch, oder auch nicht) macht. 'Sterben' kann er eher nicht, denn > er ist gegen zu große Ströme als auch Übertemperatur (intern) geschützt. Was Klasse ist, ist folgendes. Wenn ich mal so mutig bin und bei den 3A nicht wieder abklemme, springt der Ausgang nach einigen Sekunden auf die 2,4A. Hat wohl was mit den Cs zu tun. Naja...irgendeinen Ausweg muss es doch geben, außer wahnsinnig dicke Cs zu verlöten. Hab mir mal so ne China-KSQ gekauft, die fast ohne größere Cs auskommt (auch nen Buck-Treiber). Die schau ich mir die Tage mal genauer an. Ich denke mal, den Großteil der Arbeit habe ich hinter mir...jetzt kommen nur noch die Feinheiten. Das Dingen fiept auch ein bisschen...vll noch mal andere Cs nehmen :) Mal schaun...erst mal raus bei dem schönen Wetter...
Wow...das Ganze entwickelt sich langsam zu einer absoluten "trial and error" Geschichte. Was wohl wichtiger als Qualität und Quantität der Kondensatoren ist, dass der unterer Layer komplett Masse ist. Ansonsten kann es - je nach Kondensatorkombination - schwingen. Oder auch nicht :) Also langsam scheints echt Zauberei zu sein...
Also, ich hab nochmal versucht was über die 'Type III Compensation' herauszufinden. Das ist das einzige, was mir noch einfällt, daß zu einer Schwingneigung führen könnte. Ändern läßt sich diese Kompensation allerdings nicht, denn sie ist integraler Bestandteil des Schaltreglers. Nun, da gibt's übrigens (gute) Infos bei Intersil (Technical Brief 417) und auch bei Sipex (Application Note ANP 16). Beide führen mich immer wieder zur Auswahl der Bauteile und deren Kennwerten. Folglich würde ich jetzt gerne wissen, welche Kapazitäts- und Induktivitätswerte nun in der derzeitigen (Test-)Schaltung bei Dir zum Einsatz kommen. Und hier ist es nicht nur der Eingangs-ELKO, der von Interesse ist, sondern auch die Werte des 'Filters' am Ausgang zur LED. Außerdem wäre es ganz hervorragend, wenn der ESR-Wert (Equivalent Series Resistance) der ELKOs bekannt wäre, um die Pole (d.h. Grenzfrequenzen) der ELKOs bestimmen zu können. Noch eine weitere Sache würde mich interessieren: Was hast Du bislang eigentlich immer als Last drangehängt? Die P7-LED wäre zum Ausprobieren, und riskieren sie zu zerstören, doch etwas zu teuer?!
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Aaaaaalso...die Schaltung funktioniert nun. Hauptprobleme sind/waren im Endeffekt wirklich nur die Massefläche unten drunter und der Eingangselko. Zum Platinendesign muss ich sagen, dass es doch noch etwas extrem fummelig ist, einige der Bauteile sowie Vcc zu verlöten. Daher werde ich das Layout noch mal verändern und ein paar andere Bauteile nehmen (die Diode ist zu breit, die Shuntwiderstände zu groß und mit 5% Toleranz zu ungenau) Anschließend kommt das Layout auf ne Doppellayerplatine, sodass unten eine große Massefläche ist. Nach / Während dieser (hoffentlich letzten) Optimierung werde ich mich auch um die von dir angesprochenen Sachen bemühen bzw. die Dokumente lesen. Zum testen habe ich einen 1,5 Ohm / 11 Watt Widerstand genommen. Ich habe mal ein Foto angehängt mit meinem Versuchsaufbau. Heute habe ich die Schaltung mal verbaut um am Wochenende zu testen, was sie taugt...
Na dann scheint ja jetzt alles klärchen zu sein. Dann sieh mal einen kleinen Low-ESR-Keramik-Kondi noch zusätzlich am Eingang vor. Den, den Du bisher wohl eingesetzt hast, war vmtl. zu schlecht - zumindest was den ESR-Wert anbelangt.
Leute habt ihr schon mal was von emv gehört???? so wie die platine aussieht nicht, kein wunder das du da lauter störsignale drin hast. informiert euch erstmal über emv bevor ihr auf elkos und co rumhackt.....
@ omg: Nun, was ist denn dann Deiner Meinung nach so schlecht an dem Layout, das es EMV-mäßig Probleme aufwirft? Und noch viel interessanter wäre zu erfahren welche Maßnahmen zu ergreifen wären, um es besser zu machen - zumal die Schaltung ja jetzt zu funktionieren scheint. Rummeckern kann man immer - auch wenn man nichts Profundes dazu beisteuern kann. Aber vielleicht kannst Du ja Alex (und möglicherweise auch mir) neue Erkenntnisse vermitteln - das wäre, in jeder Hinsicht, produktiv und in einem Forum auch sehr wünschenswert. Das ist ürbigens weder ironisch noch sonst irgendwie negativ gemeint! Ich bin immer offen für Kritik. Mein "Wissensdurst" ist i.d.R. größer als meine gekränkte "Eitelkeit", obwohl es einem, zugegebenermaßen, nicht immer leicht fällt Fehler einzugestehen. ;-) Also, in hoffnungsvoller Erwartung die entsprechenden "Knackpunkte", bzgl. der EMV-Verträglichkeit, zu erfahren, verbleibe ich hiermit dankend und werde der Dinge harren, die da (möglicherweise) noch von Dir (omg) kömmen mögen.
Ui, den Thread hab ich ja völlig vergessen hier. Also erst mal muss ich sagen, dass die Schaltung - seit dem sie einwandfrei funktioniert - auch nirgends mehr stört. Des Rätsels Lösung ist die Massefläche unter der Platine. Des Weiteren werde ich (hoffentlich) im nächsten Semester an der passenden Vorlesung an unserer Hochschule teilnehmen. Falls ich dort erfahre, dass ich alles falsch gemacht habe, werde ich die Schaltung Dem entsprechend ändern. Da ich momentan in der Hinsicht noch Laie bin kann ich nur sagen: Schaltung läuft, stört nicht, alles OK!
Erst mal ruhig blut mit den jungen Pferden. Solange 'omg' nichts Konkretes von sich gibt, würd ich (noch) nichts drauf geben.
Wie regelt der IC, riesen Spule und current mode kann probleme machen ohne slope compensation, als bischen Voltage mode dazumischen...
Matthias W. schrieb: > Wie regelt der IC, riesen Spule und current mode kann probleme machen > ohne slope compensation, als bischen Voltage mode dazumischen... Schau Dir das DB zum LM22670 und den Schaltplan an, und die Frage dürfte sich erübrigen.
Um das Ganze mal abzukürzen hier. Die Schaltung läuft nun schon seit Mai einwandfrei. Habe bisher zwar nur eine davon aufgebaut, aber die läuft. Also...zurück lehnen und entspannen...
hola me interesa aprenden mas sobre el lm22670 5.0, debido q tengo problemas con el voltaje de pico a pico me da hasta casi de 10 volts pico a pico y voltaje promedio de 5.24v, con una alimentacion de 24v y una carga de 0.5amp, se aceptan sujerencias
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