Hallo,
ich möchte aus einer Spannung von 8 V (Spezieller Bleiakku) eine
Spannung von 14.2V mit einer Belastbarkeit von 2.5A erzeugen.
Da es Wochenende ist und ich somit keine Speziellen Teile Bestellen kann
muß ich mit dem MC34063 vorlieb nehmen. Das Design-Tool unter Nomad.ee
spuckt folgende Werte aus:
Vin 8V (und sicher viele Ampere!)
Ct=259 pF
Ipk=9714 mA
Rsc=0.031 Ohm
Lmin=5 uH
Co=7279 uF
R=180 Ohm
R1=1.5k R2=16k (14.58V)
Berechnet bei 75 KHz Takt.
Die Drossel kommt mir ehrlich gesagt recht klein Vor. Kann ich dafür die
Power-Induktivitäten von Reichelt PISR-6,8uH verwenden? Den Strom von
etwa 10 A kann diese, ist es trotzdem möglich das diese in die Sättigung
gerät?
Soll ich vielleicht lieber einen Ringkern verwenden? Ich hab von Würth
noch 100uH 5A Drosseln da, die könnte ich umwickeln mit dickerem Draht
und den Ringkern somit weiterverwenden. Darf ich die Drossel eventuell
auch größer machen oder ist der angegebene Wert die "obergrenze"? Wie
sieht es mit der Schaltfrequenz aus was ist bei solchen Strömen zu
bevorzugen eher was höheres oder soll ich runter gehen und dafür die
Drossel größer machen?
Eine schnelle Diode habe ich schon MBR2545 die sollte den Strom packen.
Der MC34063 schaltet den Strom natürlich nicht selbst sondern bekommt
einen diskreten Treiber und einen FET (IRFZ34N) verpasst der dann den
hohen Strom übernimmt.
Als Layout auf der Platine werde ich etwas mit dicken Leiterbahnen und
möglichst kleinen kompakten Abmessungen erstellen, das ich gute Low-ESR
Elkos verwende ist ebenso klar die hab ich auch schon (Yageo).
Da dies mein erster Schaltregler ist der so hohe Eingangsströme
schaltet, wo liegt das Limit für die Kondensatoren bezüglich des
Rippelstromes? Gibt es da Faustregeln was man denen Zumuten kann? Ich
werde auf jeden Fall noch einige 100nF Keramikkondensatoren in der
Schaltung verbauen zur Abblockung. Das ganze Modul kommt dann in ein
Alugehäuse damit die Störungen weggesperrt bleiben und mich die
Nachbarschaft nicht im Radio hört... :-)
Spricht da was dagegen oder ist das so realisierbar? Vorschläge nehme
ich gerne Entgegen. Bauteile sind alle schon da oder in der Bastelkiste
verfügbar wenn ich es damit realisieren könnte wäre das natürlich
klasse.
An die Ausgangsspannung werden keine großen Qualitätsanforderungen
gestellt da hängt naher ein kleiner Elektromotor dran.
Andre
> Die Drossel kommt mir ehrlich gesagt recht klein Vor.
Das ist das Problem wenn man solche Designtools verwendet und nicht nach
Datenblatt selber rechnet. Man traut den Ergebnissen nicht. :-)
> Kann ich dafür die> Power-Induktivitäten von Reichelt PISR-6,8uH verwenden?
Wenn sie den noetigen Strom kann, wieso nicht?
> Soll ich vielleicht lieber einen Ringkern verwenden?
Kannst du natuerlich auch. Aber wenn du schon eine Spule hast die den
noetigen Strom abkann wuerde ich mir die Muehe nicht machen. Ich wuerde
allerdings zu dem berechneten Maximalstrom noch 1-2A Sicherheitsabstand
lassen.
> Darf ich die Drossel eventuell auch größer machen oder ist der> angegebene Wert die "obergrenze"?
Auch da waere es besser gewesen das Datenblatt zu lesen. Dort steht
naemlich das du den Minimalwert ausrechnest. Es darf also groesser sein.
Allerdings will man das normalerweise nicht weil die Spule dann so dick
wird. Schliesslich muss sie ja immer noch den Strom abkoennen.
> Wie sieht es mit der Schaltfrequenz aus was ist bei solchen> Strömen zu bevorzugen eher was höheres oder soll ich runter> gehen und dafür die Drossel größer machen?
Der MC34063 kennt keine hohen Schaltfrequenzen. :-)
Ich lege meine Schaltungen immer fuer 80khz aus. Je hoeher desto besser.
Wichtig ist nur das du deinen Mosfet richtig ansteuerst damit er das
auch mitmacht.
> Als Layout auf der Platine werde ich etwas mit dicken Leiterbahnen und> möglichst kleinen kompakten Abmessungen erstellen,
Wichtiger ist eine ueberlegte Leiterbahnfuehrung. Also so das die
Leiterbahnen wo der grosse Strom fliesst auch moeglichst kurz sind und
eine sensible Leiterbahn wie die Rueckkopplung zur Spannungsmessung
nicht unnoetig parallel dazu verlegen.
> Da dies mein erster Schaltregler ist der so hohe Eingangsströme> schaltet, wo liegt das Limit für die Kondensatoren bezüglich des> Rippelstromes?
Kondensatoren haben kein allgemeines Limit. Sie haben einen ESR und der
ist im Datenblatt angeben. Unter Umstaenden kann es sinnvoll sein
mehrere Kondensatoren parallel zu schalten. Besonders wenn gerade
Wochenende ist und man nichts anderes da hat. .-)
Du benoetigst ja Kondensatoren mit 16 oder 25V. Da hat man ja
normalerweise nicht immer gleich was passendes da. Dann nimm notfalls
erstmal normale und schalte davon 4Stueck parallel. Ich wuerde
vielleicht noch einen moeglichst dicken Keramikkondensator an die
Anschluesse loeten wie man sie auf alten Mainboards in der Naehe der
Spannungserzeugung findet. Oder schau mal ob du noch ein defektes
PC-Netzteil rumliegen hast. Am Ausgang der 12V sollten auch ein paar
passende Elkos rumstehen.
> Das ganze Modul kommt dann in ein> Alugehäuse damit die Störungen weggesperrt bleiben und mich die> Nachbarschaft nicht im Radio hört... :-)
Wenn du Mist baust dann verlassen die Stoerungen das Gehaeuse ueber die
Anschluesse. :-P
> Vorschläge nehme ich gerne Entgegen.
Hast du den Rsc rumliegen? Bei solchen Werten hab ich schonmal ein
Stueck Leiterbahnschleife auf der Platine gemacht.
Ich wuerde im Layout neben der Diode noch Platz fuer einen Snubber
vorsehen. Da kann man mit einfachen Mitteln die Stoerabstrahlungen
deutlich verringern.
> An die Ausgangsspannung werden keine großen Qualitätsanforderungen> gestellt da hängt naher ein kleiner Elektromotor dran.
Das stimmt nicht. Wenn deine Ausgangspannung schlecht ist dann bedeutet
das ja das dort die Schaltfrequenz durchschlaegt und du sie dann ueber
die Zuleitungen zum Motor abstrahlst.
Ich koennte mir auch vorstellen das du deine Schaltung etwas
ueberdimensionieren musst weil ein Motor beim einschalten etwas mehr
Strom zieht.
Olaf
Olaf schrieb:
>> Darf ich die Drossel eventuell auch größer machen oder ist der>> angegebene Wert die "obergrenze"?>> Auch da waere es besser gewesen das Datenblatt zu lesen. Dort steht> naemlich das du den Minimalwert ausrechnest. Es darf also groesser sein.> Allerdings will man das normalerweise nicht weil die Spule dann so dick> wird. Schliesslich muss sie ja immer noch den Strom abkoennen.
Im NOMAD steht beim berechneten L auch der Vermerk min!
Was hackst Du nur immer auf dem Tool rum, hast Du schonmal eine
Vergleichsberechnung von Hand und per Tool gemacht, die verschiedene
Ergebnisse ergab? Und falls ja, dann lag die Schuld nicht bei Dir?
Klar sind Datenblätter zum Studium da, aber die Berechnungsgrundlage im
Tool ist keine andere!
Ich würde mit weniger als 75kHz reingehen, denn typ. sind 33 und max.
42!
Andre schrieb:
> ich möchte aus einer Spannung von 8 V (Spezieller Bleiakku)
8V ist die max. Spannung? Bei einem Laststrom von 2,5A hast du am Anfang
einen Eingangsstrom von ca. 5A (bei 90% Wirkungsgrad gerechnet). Das
heißt, die Batteriespannung wird absinken. Bei nur 6V Eingangsspannung
hast du lt. dem Berechnungstool schon einen Spitzenstrom in der Spule
von ca 13,5A.
Für einen Motor als Last könnte man auch eine höhere Ripplespannung
zulassen. Dadurch würden sich die benötigten Kapazitäten verkleinern.
Ingolf O. schrieb:
> Ich würde mit weniger als 75kHz reingehen,> denn typ. sind 33 und max. 42!
Diese Datenblattangabe spezifiziert den Bereich der Oszillatorfrequenz
bei gegebenem Timing-Kondensator, nicht die empfohlene Betriebsfrequenz.
Allerdings erkennt man daran, dass es bei einer Auslegung für 75KHz u.U.
auf 95KHz rauslaufen kann.
Wenn man einrechnet, dass bei Einsetzen der Strombegrenzung (Rsc) die
Schaltzyklen kürzer werden und diese Begrenzung je nach Dimensionierung
und Last nicht nur im Grenzfall sondern auch im Normalbetrieb auftreten
wird (je nach Auslastung und realer Induktivität, sowie in der
Anlaufphase), dann scheint es mir sinnvoller, die Auslegungsfrequenz
nicht allzu dicht an das Limit zu legen um beim Schaltzyklus nicht zu
weit runter zu rutschen.
Zudem sollte man bei hoher Schaltfrequenz der Treiberschaltung etwas
Aufmerksamkeit widmen, denn sonst bleibt bei max ~13µs Zyklus, dem
natürlichen Tastverhältnis des Reglers von ~7:1 und einer gesättigten
Abschaltzeit des Schalttransistors am Ausgang des MC34063 von 2µs von
der vorgesehenen Abschaltzeit nicht mehr viel übrig. Dieser Effekt
könnte meiner Einschätzung nach dazu führen, dass ein als
Step-Up/Inverter konfigurierter Regler beim Einschalten unter Last u.U.
überhaupt nicht richtig hochfährt. Als Step-Down ist das weniger
problematisch, da der Strom in der Einschaltphase in die Last fliesst.
Obacht: Mit der Frequenz werden zwar die Komponenten kleiner, der
Wirkungsgrad sinkt jedoch, weil die Schaltverluste durch die nicht
perfekten Umschaltvorgänge ansteigen.
Obacht #2: Aufgrund der Arbeitsweise des MC34063A u.U. kann man einen
Regelzyklus von einem Bruchteil der Schaltfrequenz erhalten, was über
die Drossel durchaus hörbar werden kann, d.h. die Schaltung pfeift dann.
Bei Reglern mit dezenterem Regelverhalten hat man dieses Problem nicht.
> Was hackst Du nur immer auf dem Tool rum, hast Du schonmal eine> Vergleichsberechnung von Hand und per Tool gemacht, die verschiedene> Ergebnisse ergab?
Ich habe mit solchen Tools zwei Probleme:
1. Wenn ich sie selber benutzen moechte dann habe ich immer vergessen
wo ich sie finde. :-)
Datenblaetter, Applikationen und was ist sonst noch fuer wichtig
halte ist bei mir derzeit 2.2GB gross, liegt auf meinem Rechner,
auf meinem Laptop und bei Bedarf auf einem USB-Stick. Ist also
immer verfuegbar. Auch in 20Jahren noch wenn es eine ansonsten
vielleicht ganz tolle Internetseite nicht mehr gibt.
2. Man sieht nur das Ergebnis, aber nicht den Weg.
Dazu mal ein Beispiel. Wenn man in so einem Tool angibt das man
z.B 10mV Ripple am Ausgang haben will, dann wird es einem einen
bestimmten Kondensator ausrechnen. Sagen wir mal 470uF. Dann stellst
du vielleicht fest du hast den nicht. Wenn du jetzt aber die Formel
vor dir siehst wo man halt erkennt das die Kapazitaet von den
Anspruechen an den Ripple abhaengt, dann wirst du vielleicht sagen
das 20mV auch noch okay sind und einfach einen kleineren Kondensator
nehmen.
Ausserdem muss ich zugeben das du mich da erwischt hast. <schaem>
Ich hab auch schon ein paarmal daran gedacht gerade fuer den MC34063
selber ein kleines Programm zu schreiben das mir die Werte berechnet.
Allerdings fuer den HP48 weil ich den auch immer dabei habe.
> Aufgrund der Arbeitsweise des MC34063A u.U. kann man einen> Regelzyklus von einem Bruchteil der Schaltfrequenz erhalten,
Zum Beispel in einem Roehrenverstaerker nach dem einschalten wenn die
Heizungen noch aufheizen und es einen Bereich gibt wo das Teil mit 15Hz
arbeitet, aber bereits genug Elektronen rumschwirren um das fies hoerbar
zu machen. ARGH!
Olaf
Zu den Rechenvorschriften beim MC34063A: Es gibt da eine schöne
Anleitung in Form einer Application Note. Der Haken daran ist, dass die
zwar oft zu einem funktionierenden Ergebnis kommen mag, aber der Weg
dorthin nur über gröbliche Missachtung der tatsächlichen Arbeitsweise
des Regler führt.
Denn die AN suggeriert ein Ton/Toff Tastverhältnis, dass sich so oft
nicht annähernd stabil einstellen wird. Das sich nur als zeitlicher
Mittelwert dubiosester Tastverhältnisse einstellen wird, teilweise
zyklisch das ganze Spektrum möglicher Tastverhältnisse durchlaufend. Und
darin liegt dann der von mir skizzierte langsamere Regelzyklus, der über
etliche Schaltzyklen läuft, nicht selten unter notwendiger Mithilfe der
Strombegrenzung. Das funktioniert dann zwar trotzdem, aber nicht ganz so
wie suggeriert.
Beit der berechneten Induktivität verhält es sich auch nicht besser. Die
wird dort regelmässig als Lmin bezeichnet, was suggeriert, dass man
durchaus drüber liegen kann. Meist stimmt das zwar (wobei sich dann aber
der eben skizzierte Regelzyklus einstellen kann), bei einem
Step-Up/Inverter mit grossem Spannungsverhältnis jedoch nicht, da ist
das nämlich prinzipbedingt eher die Obergrenze.
