Hallo,
ich möchte den LM2576 Stromtechnisch etwas "aufpumpen" für einen großen
Step-Down Wandler.
Eingangsspannung 26-35V, Ausgang 5V bei 4A
Ich meine irgend wo im Netz mal eine Trickschaltung gesehen zu haben
dort wurde die Schottkydiode durch einen N-FET ersetzt. Ein P-FET
übernimmt das Pulsen der Spule, der LM2576 dient nur noch als Steuer-IC.
Hat da jemand eventuell eine erprobte Schaltung? Ich möchte wenn möglich
keinen extra Schaltregler-Controller kaufen. LM2574-76 sowie FETs habe
ich noch jede Menge da.
Grund für den Wunsch der Synchrongleichrichtung ist das ich mir die
Diodenverluste und dadurch das Heizen im geschlossenen Gehäuse ersparen
will. Weiterhin Steigt dadurch ja auch der Wirkungsgrad erheblich. Da
der P-FET ebenfalls viel kleinere Spannungsverluste hat wie der interne
Darlington der LM-Schaltregler steigt der Wirkungsgrad nochmals.
Grüße
Robert
@guenti,
danke für den Link, das ist allerdings leider nicht ganz das was ich
suche.
Ich suche nen Schaltregler in normaler Drosselwandler-Bauweise (also
ohne galv. Trennung) bei dem die Freilaufdiode der Spule durch einen
N-FET ersetzt wird.
Grüße
Robert
Das Prinzip was dahinter steckt nennt sich Current-Boosted Buck
Converter, bei dem die Ausgangsspule auf zwei Wicklungen (und damit auf
dem selben Kern) aufgeteilt wird.
'Geladen' wird die Spule im Prinzip mit beiden Wicklungen in Serie,
während in der Sperrphase des Schalttransistors nur noch ein Teil der
Wicklung über die Diode mit der Last in Serie liegt. Dabei baut sich das
komplette gespeicherte Magnetfeld nun nur noch über diesen einen
Wicklungsteil ab, womit a) die Spannung herunter transformiert wird,
aber b) um den gleichen Faktor der Strom hochtransformiert wird. Ergo
könnte man den LM2576 bei nominell 30V rein und 5V raus zu einem Regler
bis zu einem max. Ausgangsstrom von etwa 18A basteln. Die Spule wäre
dann vmtl. selbst zu wickeln, weil es sie nirgends fertig zu kaufen
gibt.
@corvuscorax,
das klingt interessant, ich vermute du meinst so etwas wie die Schaltung
in den LT1076 Datenblättern, Stichwort "Tapped Inductor".
Das Prinzip scheint mir klar, allerdings hat deine Antwort mit meiner
Ursprünglichen Frage der Synchrongleichrichtung nicht wirklich was zu
tun...
Mit geht es darum bei einem Standart-Buck Wandler die Rückschlagdiode
(normalerweise ja Schottky) die je nach Strom ganz anständig heizt zu
eliminieren und durch einen gegenphasig angesteuerten N-FET zu ersetzen.
Wenn ich die Diode durch den FET ersetze und beim LM2574-76 noch den
Schalttransistor durch einen externen P oder besser N-FET sollte der
Wirkungsgrad so im bereich von 90% sein damit bin ich dann zufriden.
Trotzdem Danke für deinen Tip dadurch habe ich nun den Trick der
Mittelanzapfung an dem ich auch schon etwas länger rumgerätselt habe
verstanden. :-(
Grüße
Robert
Robert schrieb:> @corvuscorax,> das klingt interessant, ich vermute du meinst so etwas wie die Schaltung> in den LT1076 Datenblättern, Stichwort "Tapped Inductor".> Das Prinzip scheint mir klar, allerdings hat deine Antwort mit meiner> Ursprünglichen Frage der Synchrongleichrichtung nicht wirklich was zu> tun...
Doch, denn damit kann man den LM2576, was den max. Ausgangsstrom
anbelangt, pimpen, denn die 4A kann er so allein noch nicht wirklich
liefern.
Natürlich gebe ich Dir in sofern Recht, dass dies nur die halbe Miete
war, aber ohne dies nützt Dir die aktive 'Rückschlagdiode' nur wenig.
;-)
Alles weitere hängt dann u.U. eben davon ab, wie man die eigentliche
Wandlerschaltung aufgebaut hat, d.h. wie man die Ansteuerung der Diode
realisieren könnte und das Schaltsignal für den die Diode ersetzenden
MOSFET erzeugt bekommt.
> Mit geht es darum bei einem Standart-Buck Wandler die Rückschlagdiode> (normalerweise ja Schottky) die je nach Strom ganz anständig heizt zu> eliminieren und durch einen gegenphasig angesteuerten N-FET zu ersetzen.> Wenn ich die Diode durch den FET ersetze und beim LM2574-76 noch den> Schalttransistor durch einen externen P oder besser N-FET sollte der> Wirkungsgrad so im bereich von 90% sein damit bin ich dann zufriden.
Wenn wir jetzt aber mal tacheles Reden und den Gewinn der aktiven Diode
mit der einer Standard-Schottky-Diode vergleichen, so würde ich sagen,
dass der Anteil der Diode vielleicht 50% der Verluste des Reglers
ausmacht.
Also - bei 3A Ausgangsstrom hat der LM2576 annähernd schon seine 90%
wobei an ihm selbst bei einer VCEsat des Schalttransistors von ca. 1,4V
bereits 4,2Wpeak 'verbraten' werden (Worst-Case, aber nicht
'continuous', da es ja wie gewöhnlich vom Tastverhältnis abhängt,
wieviel als Mittelwert dabei rauskommt). Da fallen die 4A und evtl. 0,5V
UF für eine gute Schottky mit lediglich weiteren 2Wpeak nicht so sehr
ins Gewicht (finde ich). Aber gut, das muss halt jeder selbst wissen, ob
ihm dieser Mehraufwand die (Entwicklungs-)Arbeit und zusätzlicher
Bauteilaufwand die Sache auch wert ist.
> Trotzdem Danke für deinen Tip dadurch habe ich nun den Trick der> Mittelanzapfung an dem ich auch schon etwas länger rumgerätselt habe> verstanden. :-(
Gern geschehen. ;-)
@corvuscorax,
mit dem Verlust der Schottkydiode gebe ich dir recht, die heizt ganz
schön.
Mit dem Strom hast du auch recht, ich habe grade ins Datasheet geschaut
mit den 3A wird das verdammt eng mit dem LM2576...
Ich werde allerdings den Strompfad nicht durch den LM2576 laufen lassen
sondern an diesem Vorbei. Der interne Transistor schaltet dann nur den
"Steuerstrom", den Laststrom schaltet ebenfalls ein externer FET.
Der Grund für diesen Aufwand um das letzte Bisschen an Wirkungsgrad aus
dem Ding rauszupressen ist, das der Betriebsstrom aus Akkus kommt die
mittels eines Dieselgenerators (Stationärer Riesenkübel mit viel
Durst...) nachgeladen werden. Solarzelle ist leider noch nicht montiert,
bzw. muß erst noch gekauft werden. Es handelt sich um eine Art
Blockhütte die etwa 30 km von der Zivilisation weg ist. Gibt keinen
Strom vom Kraftwerk und kein Fließendes Wasser dort. Nur nen Ziehbrunnen
wie im Mittelalter. Das ganze ist aber auch mal recht Lustig dort mal
nen Langes Wochenende zu Verbringen um Auszuspannen. Nur will natürlich
keiner auf ein Minimum an Komfort verzichten. Und nun rate mal was die
meisten Komfort-Sachen wie Laptop, Glotze, oder auch nur poplige Lampen
usw. brauchen.... Richtig, Elektronen und davon ganz viele. :-) Egal ob
der Strom vom gefräßigen Dieselgenerator oder einer (noch nicht
vorhandenen) Solarzelle kommt, Verschwendung ist etwas was man sich
damit nicht leisten sollte damit die Akkus nicht im ungünstigsten Moment
leer sind... Nachts die Rumpelmaschine (=Diesel) laufen zu lassen ist
für die Nachtruhe nicht so zuträglich... :-)
Lange Rede kurzer Sinn, der Wirkungsgrad ist entscheidend in diesem
meinem Fall, Kosten spielen zwar auch eine Rolle, aber Primär ist der
Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit entscheidend für mich.
Ich hoffe du verstehst meine Motivation nun... :-)#
Grüße
Robert
Wenn es sich also nur um den bestmöglichen Wirkungsgrad dreht, so kann
ich Dir eigentlich nur den LTC3780 (von Linear Technologies) empfehlen.
Der kommt locker auf über 95%, da er keine internen Leistungs-Schalter
besitzt, sondern lediglich die (MOSFET-)Treiber zur Verfügung stellt.
Mit entsprechend ausgesuchten externen MOSFETs als Schalter geht dann so
richtig die Post ab. ;-)
Bislang habe ich noch keinen besseren (was den Wirkungsgrad betrifft)
Buck/Boost-Controller gesehen. Schau doch einfach mal bei www.linear.com
vorbei und sieh selbst. (Nein, ich arbeite nicht bei LT und bekomme auch
keine Provisionen jedweder Art.)
Tja, Halbleiter und vieles Andere bestelle ich eigentlich immer (öfter)
bei www.elpro.org. Die Preise sind häufig günstiger als bei Reichelt und
Co. und das was ich zumeist suche hat meistens weder Reichelt noch
andere Anbieter - dafür aber elpro.
Aber den LTC3780 hat sowohl Reichelt (für 7,03 Euro) als auch elpro (für
6,51 Euro)! Auch der LM2576T-ADJ ist bei elpro 9 Cent günstiger und
kostet somit nur 1,01 Euro. ;-)
Eines solltest Du auf jeden Fall beachten: Da der LTC3780 mit einer
höheren Frequenzen schaltet (bis 400kHz), während sich z.B. der LM2576
irgendwo mit 42...63kHz begnügt, ist ein gutes Platinen-Layout
funktionsentscheidend - auch was EMV angeht. Schau Dir also unbedingt
das Referenz-Design an und 'kupfer' die Platine so gut es geht ab.
Wichtig sind halt die 'Loops' in denen die 'größen' Ströme fliessen.
Neben anderen wichtigen Dingen sollten diese Loops so klein/kurz wie
möglich gehalten werden.
Wenn's auch wieder ein Baustein von National sein darf, kann ich den
LM3150 empfehlen. Den habe ich schon erfolgreich für Versorgungen bis
10A eingesetzt. Wenn man gute MOSFETs nimmt (ich nehm' gerne die
IRFR1018), kommt man auf sehr gute Wirkungsgrade.
Aber auch TI hat einige gute Controller für externe FETs im Angebot...
Danke für die vielen Tips ich werde mal schauen und datenblätter
vergleichen und das Ergebniss für welchen Chip ich mich entschieden habe
hier mitteilen.
Wo bekomme ich den LM3150?
