Hallo, ich hab eine PWM, die über einen Treiber einen P-Kanal MOSFET treibt. Die Schaltung entspricht quasi dem eines Buck-Converters, d.h. nach dem MOSFET kommt die Schottky-Diode, eine Spule und ein Kondensator. Die PWM krieg ich ungefähr mit 100kHz (Treiber und MOSFET machen das auch noch mit) hin bei 8Bit Auflösung. Soweit ich weiß, werden Spule und Kondensator kleiner mit steigender Frequenz, richtig? Der Ausgangsstrom beträgt <500mA. Meine Frage lautet nun, wie ich Spule und Kondensator dimensionieren müsste, damit es einigermaßen passend ist. Es gab da mal eine Webseite, die sich mit Schaltnetzteildimensionierung beschäftigt hat, die scheints aber nicht mehr zu geben. Aus'm Bauch heraus hätte ich was von 47uH-100uH und 220uF-470uF gesagt. Aber ist halt nur so eine Schätzung ... Die Bauteile sollten so klein wie möglich werden. Danke schonmal im Voraus für hilfreiche Tipps! Grüße Gast
Die Spule hängt vom Verhältnis Eingangsspannung zu Ausgangsspannung ab, in ihr steigt der Strom wenn sie per MOSFET eingeschaltet wird, das darf nicht so schnell erfolgen, dass sie in der kurzen Einschaltzeit Sättigung geht. Schaltet der MOSFET aus, fällt der Strom in der Spule wieder, abhängig von der Ausgangsspannung. Der Elko am Ausgang wird aufgeladen und entladen, dieser Ripple sollte nicht grösser sein, als du akzeptieren kannst. Ansonsten gilt noch, dass der Elko dem Strom standhalten muss. Interessanter ist die Frage der Regelung, wenn du Pech hast, steigt der Spulenstriom immer weiter, weil er in einem Zyklus nicht abklingen kann, und dein MOSFET explodiert. Die Regelung muss das also verhindern können, und nicht nur die Ausgangsspannung konstant halten. http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/smps.html
Hallo MaWin, ich wollte an dieser Stelle garnicht regel, da die Last konstant ist (12V Lüfter). Das Ganze wird auch nur nach Gefühl eingestellt und bleibt dann einfach so. Genau muss es daher garnicht sein und ein größerer Ripple dürfte auch nicht stören. Oder soll ich das mit der Buck-Converter-Topologie lassen und am Ausgang nur einen Glüttungskondensator verwenden? Grüße Gast
> Oder soll ich das mit der Buck-Converter-Topologie lassen > und am Ausgang nur einen Glüttungskondensator verwenden? Du meinst keine Spule? Nein, keinesfalls. > ich wollte an dieser Stelle garnicht regel, da die Last konstant ist > (12V Lüfter). Trotzdem fliesst zu Beginn, wenn der Elko erst im Laufe von mehreren Impulsen aufgelasen wird, mehr Spulenstrom. Du musst also diese Spule so auslegen, dass sie diesen Strom ohne Sättigung aushält. Miss es mal per Oszilloskop. Ein Schaltregler, der bei Überstrom abschaltet, erlaubt also eine kleinere (Strom) Spule.
>> ich wollte an dieser Stelle garnicht regel, da die Last konstant ist >> (12V Lüfter). > Trotzdem fliesst zu Beginn, wenn der Elko erst im Laufe von mehreren > Impulsen aufgelasen wird, mehr Spulenstrom. Du musst also diese Spule so > auslegen, dass sie diesen Strom ohne Sättigung aushält. Miss es mal per > Oszilloskop. Würde da ein Softstart in Software was bringen? Das Ding gibts physikalisch noch nicht. Ich halte es immer sinnvoll sich vorher Gedanken zu machen, bevor man etwas baut :) Grüße Gast
> Würde da ein Softstart in Software was bringen?
Ja.
Die Software könnte aus der Ausgangsspannung berechnen, wie der
theoretische Stromverlauf in der Spule sein müsste, und die Pulsbreite
darauf anpassen, dass bei grösserer Spannungsdifferenz (zwischen Eingang
und Ausgang) die Pulsbreote angepasst wird.
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>> Würde da ein Softstart in Software was bringen? > Die Software könnte aus der Ausgangsspannung berechnen, wie der > theoretische Stromverlauf in der Spule sein müsste, und die Pulsbreite > darauf anpassen, dass bei grösserer Spannungsdifferenz (zwischen Eingang > und Ausgang) die Pulsbreote angepasst wird. Ich hab mal ein Bild des aktuellen Schaltungsteils angehängt ... Ich hab noch einen Serienwiderstand eingebaut. Bei zu großem Spannungsabfall über diesen soll der Controller ein Signal kriegen, dass er den MOSFET deaktivieren soll. Zusätzlich wird das Ding dann auch einigermaßen kurzschlussfest. Was hältst du von dieser Lösung?
Und durch die 1000 Bauteile hast du jetzt einen Schaltregler-IC eingespart? Toll.
> Und durch die 1000 Bauteile hast du jetzt einen Schaltregler-IC > eingespart? > Toll. Ja, ich find das ebenso toll wie du. Kennst du zufällig einen mit PWM-Ansteuerbaren Schaltregler in SO8, der günstiger ist als meine 1000 Bauteile? :) Grüße Gast
Ich such da freilich noch den Regler - und vor allem den Sinn von Q6,7,8. Wie im Bild verschaltet ist das eine recht luxuriöse Variante von "Gate auf Masse".
Guest schrieb: > Ja, ich find das ebenso toll wie du. Kennst du zufällig einen mit > PWM-Ansteuerbaren Schaltregler in SO8, der günstiger ist als meine 1000 > Bauteile? :) Ein LM2574 (LM2594, ...) lässt sich auch über PWM kontrollieren. In gewissen Grenzen. Siehe Beitrag "Re: Netzteil: elektronische Regelung mit dem LM2575"
Wenn du die PWM glättest, kannst du das auch über den Feedback-Eingang eines Schaltreglers lösen und hast deutlich weniger Aufwand...
und warum eigentlich den MOSFET-Treiber Q6/Q7 mit Vorwiderstand zum Gate Q5? Dann macht die Treiberstufe irgendwie keinen Sinn mehr... @ A. K. (prx) Q6 und Q7 bilden eine MOSFET-Treiberstufe, die über eine OpenCollector-Schaltung aus Q8 angesteuert wird. Macht schon Sinn, wenn man auf Ziehwiderstände verzichten will.
Genau das habe ich ja im grad verlinkten Beitrag gemacht. Geht mit einem MC34063a auch, wenn's wirklich spottbillig sein muss.
@A.K.: > Ich such da freilich noch den Regler - und vor allem den Sinn von > Q6,7,8. Wie im Bild verschaltet ist das eine recht luxuriöse Variante > von "Gate auf Masse". Ist nur ein Schaltungsteil. An der Basis von Q8 wird ein PWM-Signal von einem µC angeschlossen. Die LM2574-Schaltung hab ich irgendwann schonmal gesehen. Evtl könnte man den MC34063 für sowas missbrauchen und den PWM-Integrator-Teil anflantschen. Ich bin aber auch recht unglücklich mit der Menge an Bauteile, die ich bisher gebraucht hab, weil ich eigentlich auch garnicht den Platz dafür hab. Aber einen P-Kanal-MOSFET mit 3,3V ansteuern ist irgendwie doch nicht so einfach. Seufz ;)
Guest schrieb: > Ich bin aber auch recht unglücklich mit der Menge an Bauteile, die ich > bisher gebraucht hab, weil ich eigentlich auch garnicht den Platz dafür > hab. Aber einen P-Kanal-MOSFET mit 3,3V ansteuern ist irgendwie doch > nicht so einfach. > > Seufz ;) kommt drauf an... Wenn du mit Z-State ansteuern kannst, ist es kein Problem, Stichwort OpenSource/OpenEmitter.
@Frank Bär: >> Seufz ;) > kommt drauf an... Wenn du mit Z-State ansteuern kannst, ist es kein > Problem, Stichwort OpenSource/OpenEmitter. Naja ... Es war eine PWM-Frequenz von 100kHz vorgesehen. Ohne richtigen Treiber wären wohl die Schaltverluste zu hoch und im schlimmsten Fall würde mir mein MOSFET thermisch abrauchen. Aber einen integrierten SOT23 MOSFET-Treiber könnte man sicher verwenden. Da sollte ich mal nach sowas schauen :)
Dann wäre vielleicht doch ein Integrator die bessere Methode... Wenn du das mit OPV anstellst, dann kriegst du gute Ergebnisse und kannst einen herkömmlichen Schaltregler benutzen...
> Kennst du zufällig einen mit PWM-Ansteuerbaren Schaltregler in SO8 Ein Schaltregler macht doch selber die PWM. Es gibt dutzende Schaltregler für 12V/0.5A, z.B. MC34063. Irgendwie klingt das aber mal wieder nach einem Lüfter, den du irgendwie temperaturabhängig steuern willst. Als ob so was nicht schon früher mal erfunden wäre. Du hast einen 12V Lüfter und 3.3V uC? Warum soll der uC die Temperatur messen (wenn er abstürzt brennt die Schaltung durch?) warum nicht autark per NTC am MC34063? Warum soll der uC per PWM die Spannung vorgeben? Warum nicht einfach ein digitales per I2C oder up/dn steuerbares Poti an den analogen Schaltregler? Egal, die Chinesen würden einen simplen NPN-Transistor (BC368 oder so) nehmen, und schon die Spule als Luxus ansehen. +-Motor-+- +12V Spule | +--|>|--+ uC --100R--|< |E GND
MaWin schrieb: >> Kennst du zufällig einen mit PWM-Ansteuerbaren Schaltregler in SO8 > > Ein Schaltregler macht doch selber die PWM. Es geht dabei wohl eher um die Möglichkeit, den Sollwert des Schaltreglers beeinflussen zu können. Dass kann man bei vielen Reglern, ob getaktet oder linear, indem man mit einer Spannung und einem Widerstand den Feedback-Anschluss beeinflusst. Und die Spannung kann man sich beispielsweise per PWM erzeugen. Sind also zwei verschiedene PWMs im Spiel. > Warum soll der uC die Temperatur messen (wenn er abstürzt brennt die > Schaltung durch?) warum nicht autark per NTC am MC34063? In meinem Fall ging es um die Temperaturdifferenz zweier Messpunkte, die viele Meter auseinander liegen, um eher kräftige Lüfter bei denen linear ungekühlt schlecht geht und die bei getakteter Versorgung bei egal welcher Frequenz zu deutlich hörbar sind. Analog ginge die Steuerung eines Schaltreglers zwar auch, aber digital ist das ad hoc leichter variierbar und ein Tiny44 keine Hexenkunst.
> A. K. (prx) > In meinem Fall ging es Was hat dein Fall mit diesem Fall zu tun?
Nichts, vermute ich. Allerdings ist darüber im hiesigen Fall m.W. nichts bekannt.
Die Schaltung ist doch schon mal gar nicht so schlecht! die NPN/PNP Kombination ist so verbreitet, dass es sie sogar in einem Gehäuse gibt: z.B. ZXGD3002 von Diodes, extra für diesen Zweck. R5 würde ich weglassen. mit R6 kann man spielen, Tradeof Schaltverluste<->EMV für den ersten Transistor aus deiner Gateansteuerung würde ich dir einen kleinen n-Mosfet empfehlen, der NPN würde hier in die Sättigung gehen und damit zu langsam werden. Alternativ eine Emitter-Gegenkopplung, so dass der Transistor als Strom-senke, ungesättigt betrieben wird. Dadurch könntest du auch eine Gatespannungsbegrenzung durch eine entsprechende Dimensionierung von R7 erreichen. Was macht R8? Wenn das eine Totmannschaltung für den µC sein soll, die ist a) genau falschrum, b)überlastet mit den 12V den µC Die Schaltung braucht noch dringend einen Eingangskondensator. 100µ ist ein guter Wert bei 500mA Ausgangsstrom mach einen Ripple von ca +100mA. Wie groß der Ausgangskondensator sein muss, weißt nur du allein, den Spannungsripple kannst du ja ausrechnen..., die Spule sollte dann logischerweise mehr abkönnen. Softstart ist ein gute Idee Billiger als ein ein extra IC wird das allemal, denn um Diode, Spule und Kondensatoren kommst du nicht herum, und ein smd Widerstand kostet 0,x ct. Bei R11 solltest du aufpassen: Verlustleistung! 1206 könnte reichen.
Andreas R. schrieb: > R5 würde ich weglassen. > mit R6 kann man spielen, Tradeof Schaltverluste<->EMV Wozu soll der R6 dienen? Wenn man ein langsameres Schaltverhalten haben will, dann kann man auch auf den MOSFET-Treiber verzichten und gleich mit Ziehwiderständen arbeiten. Der einzige Zweck des MOSFET-Treibers ist eine gleichmäßige Umladung des Gates, warum da jetzt noch eine Strombegrenzung (zumal in dieser Größenordnung) reinsoll, ist mir schleierhaft. Das Delay einer Umladung mit 110mA gegenüber einer Umladung über den Leitungswiderstand ist marginal. Selbst bei einer Gatekapazität von einigen nF hätte man dadurch nur ein paar 100ns Delay erreicht, also für den Anwendungsfall wohl kaum relevant.
> Wozu soll der R6 dienen? Wenn man ein langsameres Schaltverhalten haben > will, dann kann man auch auf den MOSFET-Treiber verzichten und gleich > mit Ziehwiderständen arbeiten. Der einzige Zweck des MOSFET-Treibers ist > eine gleichmäßige Umladung des Gates, warum da jetzt noch eine > Strombegrenzung (zumal in dieser Größenordnung) reinsoll, ist mir > schleierhaft. Weil man dann sonst Spitzenströme zur Umladung im Ampere-Bereich bekommt und man sowas nicht haben möchte.
@MaWin: > Warum soll der uC per PWM die Spannung vorgeben? Warum nicht einfach ein > digitales per I2C oder up/dn steuerbares Poti an den analogen > Schaltregler? Ein digitales Potentiometer ist zu teuer ... Die Kosten akkumulieren sich und wird allgemein viel zu teuer für den Anwendungszweck und Zielgruppe, auf die die Schaltung abzielt. > Egal, die Chinesen würden einen simplen NPN-Transistor (BC368 oder so) > nehmen, und schon die Spule als Luxus ansehen. > > +-Motor-+- +12V > Spule | > +--|>|--+ > uC --100R--|< > |E > GND Das schau ich mir gleich mal an, was die Schaltung macht. Vlt ist es ja genau das, wonach ich ewig immer gesucht hab!
>> Egal, die Chinesen würden einen simplen NPN-Transistor (BC368 oder so) >> nehmen, und schon die Spule als Luxus ansehen. >> >> +-Motor-+- +12V >> Spule | >> +--|>|--+ >> uC --100R--|< >> |E >> GND > Das schau ich mir gleich mal an, was die Schaltung macht. Vlt ist es ja > genau das, wonach ich ewig immer gesucht hab! Ist erstaunlich, wieso man den Buck-Converter so irgendwie nie sieht ... Der Unterschied scheint einfach nur der zu sein, dass nicht die +12V, sondern die GND geschaltet werden. Das macht's ja viel viel einfacher ... Danke für den Tipp! Wieso sieht man die Schaltung nie irgendwo?
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Des Rätsels Lösung ... Anbei ein Bild mit einem MC43063, bei dem man die Spannung direkt über eine externe Referenzspannung einstellen kann. Die VRef kann später per PWM und Tiefpass dann erzeugt werden. Was haltet ihr von dieser Lösung? Grüße Gast
Vorteil: Die Ausgangsspannung ist direkt die Referenzspannung, plus Ube. Nachteil: Bei Ausgangsspannung über 5,6V benötigt man eine entsprechend grosse Referenzspannung. In der Variante mit Einkopplung der Referenzspannung über einen Widerstand in den üblichen Spannungsteiler an Cinv (siehe Link oben) kann man direkt mit einer Referenzspannung von 0-5V oder 0-3,3V arbeiten. Das ist zudem präziser, da das ungenaue Ube entfällt. Dafür ist der Zusammenhang zwischen PWM und Ausgangsspannung rechnerisch etwas umständlicher.
Bei V(vo) << Vref - 5V bricht die BE-Strecke von Q1 durch. Geht zwar dabei nicht kaputt, aber ich las mal, dass der Transistor auf Dauer doch Schaden nimmt. Diode sinnvoll.
Apropos: Wenn man sowieso schon die Erkenntnis nutzt, dass der MC34063A letztlich nur 2 Zustände kennt, dann kann man Cinv auch direkt durch den Controller ansteuern und diesen per ADC messen lassen (ADC auf Dauerfeuer und im Interrupt den Pin steuern). Bei besseren Switchern geht das nicht, aber beim diesem sollte das funktionieren.
Noch eine Variante: Man nimmt den ebenfalls recht günstigen grossen Bruder des MC34063A, den LM78S40, und ersetzt die interne 1,25V-Referenz durch die via PWM erzeugte Referenz, denn bei dem sind beide Seiten des Komparators verfügbar. Wenn es auf die letzten Prozente Wirkungsgrad nicht ankommt, dann kann man zudem dessen interne Si-Diode an Stelle einer externen Shottky-Diode verwenden.
> Apropos: Wenn man sowieso schon die Erkenntnis nutzt, dass der MC34063A > letztlich nur 2 Zustände kennt, dann kann man Cinv auch direkt durch den > Controller ansteuern und diesen per ADC messen lassen (ADC auf > Dauerfeuer und im Interrupt den Pin steuern). Bei besseren Switchern > geht das nicht, aber beim diesem sollte das funktionieren. Hab ich dann nicht das Problem, dass das Ding so halb zum Schwingen anfängt, weil eine zusätzliche Phasenverschiebung des Steuersignals dazu kommt, weil der ADC so langsam ist? Oder ist das nicht so wild, weil die Frequenz des MC34063 eher langsam ist verglichen mit 1MSPS @ 8Bit, was z.B. ein SAM7 kann? Ansonsten wäre evtl auch in Betracht zu ziehen einen OP als Komparator zu werwenden ... Der könnte dann auch verstärken und im SOT23-5 ist er auch schon klein. So wie z.B. LM324 ... Aber ich glaub ich werde den MC34063 verwenden und da was außen rum bauen. Ideen gibt es jetzt ja genug :) Grüße Gast
Nochwas ... ich probier die ADC misst Ausgangsspannung variante. Die ist mir am sympathischsten, weil ich keinen OP und kein Tiefpass und nicht mal PWM brauche. ADC ist ja im µC eingebaut. Ist schön billig, hat ganz wenig Bauteile und der Ripple, der zusätzlich noch draufkommt stört nicht. Danke für die ganzen Tipps! Finde ich immer toll, auf welche eleganten Lösungen man kommt, wenn man mit anderen Leuten über das Problem spricht :)
Guest schrieb: > Oder ist das nicht so wild, weil die Frequenz des MC34063 eher langsam > ist verglichen mit 1MSPS @ 8Bit, was z.B. ein SAM7 kann? Der MC neigt je nach Spannungsverhältnis, Last und Auslegung sowieso zu seltsamen Regelzyklen, die über etliche seiner Taktzyklen laufen, da seine Regelung das On/Off-Verhältnis nicht wie bei anderen Schaltreglern sukzessive dem Bedarf anpasst, somit kein stabiler Betriebszustand in kontinuierlichem Modus entstehen kann. Die Bildchen in Datasheet und Application Note suggerieren da blühende Landschaften, die in der Realität so nicht unbedingt zu finden sind. Auch rechnet die Auslegungsvorschrift wunderschön mit on/off-Verhältnissen, die in der berechneten Form so garnicht wirklich auftreten können, weil der halt nicht so arbeitet. In der Realität findet man die dann nur als längerfristigen Mittelwert.
Guest schrieb:
> Nochwas ... ich probier die ADC misst Ausgangsspannung variante.
Aber achte auf die üblichen Sicherheitsmassnahmen. Also Pullup dran,
damit der Mikro im Reset nicht den MC ans Limit hochfährt, und Watchdog
auf Minimum.
> on/off-Verhältnissen, die in der berechneten Form so garnicht wirklich
auftreten können
Du musst ihn so auslegen, dass die Überstromabschaltung per Rsc bei
jeden Ton Impuls greift, und in der Toff Zeit die Spule komplett
entladen werden kann (diskontinuierlicher Betrieb), dann knappt das
auch.
Für continous Betrieb (Spulenstrom fällt nie auf 0) ist er nicht
ausgelegt.
MaWin schrieb: > Du musst ihn so auslegen, dass die Überstromabschaltung per Rsc bei > jeden Ton Impuls greift, und in der Toff Zeit die Spule komplett > entladen werden kann (diskontinuierlicher Betrieb), dann knappt das > auch. Sicher, das ergibt sich eigentlich aus der Arbeitsweise. Aber die üblichen Rechenvorschriften sind damit nicht wirklich in Deckung. Immerhin wird dort regelmässig der berechnete Wert für die Induktivität als Mindestwert angegeben, suggerierend dass die Spule grösser dimensioniert werden sollte. Aber sobald man das nennenswert tut landet man m.E. in einem teilweise kontinuierlichen Betrieb.
Neues von der Schaltreglerfront ... Muss ich denn wirklich den "Combined Step-UP/Step-Down Converter" aus Application Note AN920 [1] aufbauen, damit ich +12V am Ausgang bekomme, bei einer Eingangsspannung von +12V? Ich hab die Transistoren durch MOSFETs ersetzt und das Simuliert und es scheint auch zu funktionieren ... Ich frag mich aber, wieso es einfach keine einfache Möglichkeit gibt ... Muss ich erst ein Schaltregler-IC selbst entwickeln, damit ich das krieg, was ich möchte? ;-) Grüße Gast [1]: http://www.intusoft.com/onsemipdfs/AN920-D.pdf
Nein, du musst dir nur klar werden, was du eiegntlich wolltest. So wie du hier erzählt hast, einen Motor mit 6V aus einer Spannungsquelle von 12V versorgen. Vermutlich wolltest du jedoch dem Motor 0-12V bieten. Ein MC34063/uA78S40 braucht als Step-Down aber etwas Spannung für sich selbst, so 2.5V, also kämst du nur bis 9.5V. Wenn dir das nicht reicht, gäbe es natürlich andere Schaltungen, die bis knapp an die 12V herankommen. Knapp, weil zumindest ein Schaltelement dazwischensitzt. Ich denke, mit dem 'fast' kannst du und dein Motor leben. Die von mir gezeichnete simple Schaltung täte es schon, nur regelt die nicht selbsttätig. Du suchst einen digital einstellbaren Rgler der die Spule vor Überstrom schpützt. Leider bist du nicht mal bereit in ein digitales Poti zu investieren. Daher fällt mir nichts ein, die üblichen digital regelbaren Schaltregle für LCD Spannungen bringen nicht die Leistung. Und wenn du wirlich 12V aus 12V haben willst, musst du auch keine ICs erfinden: PT5071.
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