Hallo zusammen,
Ich möchte über den LM3150 Simple Switcher
(http://www.farnell.com/datasheets/84978.pdf) eine Spannung von 6-9V auf
4,2V regeln. Ich habe die Schaltung sorgfältig nach dem Datenblatt
durchgerechnet und entworfen, muss jetzt aber beim ersten Test
enttäuscht feststellen das gar nichts funktioniert. Die Ausgangsspannung
ist lediglich 0,1V (mit dem Multimeter gemessen) und die Stromaufnahme
ohne dass überhaupt eine Last dranhängt beträgt 100mA.
Anbei mein Aufbau, hat jemand eine Idee woran das ganze scheitert? Ich
bin momentan ratlos, habe aber auch kein Oszi um das ganze
durchzutesten.
Werte:
Uin = 6 bis 9VV
Uout = 4,2V
Iout = bis 7A
fsw = 400kHz
L = 1,5uH
Cin = 10uF
Cout = 2x 220uF paralle mit je 100mOhm ESR
Top:
http://web155.mis06.de/top.jpg
Bottom:
http://web155.mis06.de/bottom.jpg
@gast:
Das Board ist nackig bis auf den LM3150 und seine Komponenten! Es sitzt
also nur der Schaltregler darauf. Vom Rest weis ich dass es
funktioniert!
Anbei die Beschaltung mit den Werten!
Warum wird hier eigentlich zwischen PGND und SGND unterschieden? Ich
habe beide mit GND verbunden...
1,5yH ist schon recht knapp
Bei 30% ripple würd ich 2yH nehmen! (Würth WE Inductor Selector)
Meinst Du, das Deine C´s ausreichend sind? evtl. mehrere keramische C´s
in Reihe?
Vielleicht hast du die Feedback-Widerstände falsch bestückt? Checken!
Hmm, beim rechten MOSFET sieht das auf dem Bild so aus,
als wären PINS 1-4 miteinander verbunden, was aber nicht
sein darf, da PIN 4 das Gate ist. Optische Täuschung ?
...wobei ich die Eingangskapazität (speziell bei geplanten 7A
Ausgangsstrom) auch für reichlich klein halte. EMV/CE musst Du nicht
prüfen/einhalten? Könnte bei den leitungsgebundenen Aussendungen bei dem
Ripple von 3,5A schöne Probleme geben!
Und Du bist Dir sicher, dass das mit 7A und SO8-FETs hinhaut? Kommt
natürlich darauf an, was man für Sperrschichttemperaturen in Kauf nehmen
kann/will. Ich habe bei meinen Stromversorgungen mit dem 3150er DPAKs
mit diesen hübschen SMD-Kühlkörpern von Fischer vorgesehen, aber die
Schaltung befindet sich auch in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse
und ich muss wg. der Nachbarschaft zu einem LCD auf die
Oberflächentemperaturen achten...
@LM3150fan
Also laut Datenblattformel kam ich auf 10uF Cin, habe mir aber auch
schon überlegt das noch zu erhöhen. Der tatsächliche mex. Strom liegt
zwar in der Praxis nicht bei 7A sondern max 5A aber sicher ist sicher.
Die FETs sollten die 5A maximalen Strom abkönnen, sind angegeben mit 11A
Dauerlast, rdson sind 11mOhm und im ersten Praxistest gestern bei 3A
Last erwärmte sich nichts (okay es waren 27°C Gehäusetemp.)
Musst Du den LM3150 wirklich kühlen? Bei 3A Last erwärmt er sich bei mir
überhaupt nicht und ich glaube nicht dass sich da bei 5A noch viel
ändert...
...den LM muss man normalerweise nicht kühlen (ausser man hat FETs mit
extremer Gatekapazität, aber daan heizen auch eher die FETs wegen der
langsamen Schaltflanken. Deine FETs im SO8-Gehäuse haben einen ziemlich
hohen Wärmewiderstand, daher bin ich skeptisch wie das bei 7A aussieht,
aber wenn Du gar keine 7A hast...
(Bis 5A solltest Du Dir vielleicht auch mal den TPS5450 von TI ansehen,
es sei denn Du bestehst auf den FET an Stelle der Freilaufdiode.)
Wundere Dich nicht, wenn bei höheren Strömen die Spule das heißeste Teil
in der Schaltung wird: die HCAs mit ihrer Flach-Cu-Wicklung sind zwar
sehr gut, aber bei mir erreichen die trotzdem um die 70° (genau wie die
FETs ohne Kühlkörper - bei mir übrigens IRFR1018EPBF mit 7-8mOhm).
@LM3150fan
Danke für den Erfahrungsaustausch! Hier mein aktueller Stand (ich
arbeite mich langsam hoch ;-)) Bei 4A Last erhitzt sich die Spule auf
42°C. Die Fets bleiben auch relativ "kalt" mit 37°C. Scheint also okay
zu sein. Die Spannung ist super konstant. Die großen Masseflächen leiten
die Wärme gut ab, die ganze Schaltung besteht aus einem Sandwich zweier
Platinen zwischen denen 5mm Luft ist (deshalb die sehr flache Spule) das
ganze ist also relativ luftig und die Schaltung befindet sich in einem
"Masse-Sandwich".
Als letztes folgt noch der 5A Dauertest...
Wie dimensionierst Du denn Deinen Cin? Ich habe jetzt von 1x 10uF
(Gehäuse 1210) auf 2x 10uF erhöht, im Datenblatt haben Sie auch das
doppelte des berechneten Wertes genommen. Außerdem Spendieren die dann
noch das 10-fache als Elko: also hier 100uF. Wie ist hier Deine
Erfahrung?
....sooo, jetzt wieder vom heimischen PC mit ordentlichem Login ;)
> Wie dimensionierst Du denn Deinen Cin?
...einfach nach Physik und Datenblatt plus Angst- und
Sicherheitszuschläge:
Die Physik sagt in Deinem Fall mit dU = C * dI/dt umgestellt nach dU und
mit I=3,5A (primärer Stromripple = halber Ausgangsstrom), max.
dt=Ua/Ue*1/f = 1,75µs und C=10µF, dass Dein Spannungsripple schon ohne
die Berücksichtigung des aus dem Kondensatordatenblatt zu entnehmenden
ESRs bei gut 610mV liegen wird - 10% von Ue!. Das bedeutet dann auch,
dass deine Schaltfrequenz und deren Harmonische ohne weitere
Filtermassnahmen im Spektrum der leitungsgebundenen Aussendungen auf den
Zuleitungen garaniert gut zu sehen sein wird. Je nach einzuhaltendem
Grenzwert kann das viel "Freude" bereiten.
Aber nach dieser Formel würde der Rippel dann mit vergrößertem Cin (es
sei laut Datenblatt z.B. optimal bei errechneten 10uF: 2x 10uF
keramisch +100uF elko) nicht kleiner sondern noch größer oder verstehe
ich da etwas falsch?!
Ups, schau mal in eine Formelsammlung, dann siehst Du gleich meinen (von
Dir richtig erkannten) Fehler! ;)
(dU und dI vertauscht - die Zahlen stimmen aber)
pcb.jpg
(320 KB)
