Hallo, ich habe auf einem Board die angehängte Schaltung verbaut. Dabei kommt folgender Schaltregler mit folgenden MOSFETs zum Einsatz: LTC3736 - http://cds.linear.com/docs/Datasheet/37361f.pdf Si7540DP - http://www.vishay.com/mosfets/list/product-71911/ Wenn ich den Port "1V8_1V5_EN" auf Masse lege, funktioniert das Board tadellos... nur das die beiden Spannungen 1V8 und 1V5 nicht da sind, logisch. Versuche ich nun den Schaltregler zu aktivieren (1V8_1V5_EN auf 3,3V-5V) steigt die Stromaufnahme periodisch stark an. Im Normalbetrieb habe ich ca. 210-220mA Stromaufnahme (mit deaktiviertem LTC3736). Sobald der Regler aktiv ist, schwankt die Stromaufnahme zwischen 220mA und 450mA, und das ständig. Der Strom steigt also an und fällt wieder ab... pendelt sich also nicht mal ein. Die Spannungen 1V8 und 1V5 sind da und messbar. Nur leider stört mich extrem die Schwingung der Stromaufnahme. Woran kann das liegen? Ich habe die Funktionsweise des Schalreglers in groben Zügen verstanden und kann mir keinen Reim darauf machen. Hat jemand einen Hinweis für mich, an welcher Stelle ich gezielt suchen könnte? Vielen Dank! Andi
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Da Du nicht angegeben hast in welchem Interval die Stromänderungen passieren, kann auch ich wieder nur die Glaskugel zu Rate ziehen und folgendes sagen: Für den Fall, das keine Last dranhängt, d.h. z.B. nur die paar Sieb-ELKOs und die beiden VFBx-Spannungsteiler wird der Wandler sicherlich in den DCM gehen (Discontinuous Conduction Mode) und damit nur hin und wieder die Ausgangsspannung ein klein wenig 'hochpumpen'. Das geschieht i.d.R. nicht mit der sonst üblichen Schaltfrequenz, sondern viel langsamer. Nachlesbar ist das übrigens auf Seite 10, unter "Light Load Operation" (zumindest beim Datasheet zum LTC3736-1, beim ...-2 ist es aber auch auf S. 10 zu finden, das Kapitel heißt nur ein wenig anders). Okay, LT nennt es bei diesem Controller "PWM pulse skipping mode". Ah - und da ist zumindest der kleine Unterschied zw. der ...-1 und der ...-2 Ausführung: Nur der -2 hat den SYNC/FCB-Input, den man zum Enablen des "pulse skipping mode" auch auf eine Spannung >0.6V legen sollte. Wer ausschliesslich im CCM (Continuous Conduction Mode) arbeiten will, der sollte ihn auf GND legen, so wie Du es gemacht hast. Eines wundert mich allerdings trotzdem: Laut Datasheet auf Seite 10, im Kapitel "Shutdown, Soft-Start and ...", wird gleich im ersten Satz erwähnt, das der LTC3736-2 nur noch 9µA(!) zieht, wenn man den Pin RUN/SS nach GND zieht. Du hast aber folgendes angegeben: "Im Normalbetrieb habe ich ca. 210-220mA Stromaufnahme (mit deaktiviertem LTC3736)." Wobei ich jetzt dreist angenommen habe, dass Du mit "...(deaktiviertem LTC3736)" auch meintest den RUN/SS-Pin nach GND gezogen zu haben!?! Wenn dem so ist, scheint was an Deiner Schaltung 'oberfaul' zu sein, bzw. der LTC3736-2 ist (teilweise oder völlig) in die ewigen Jagdgründe eingegangen. Rest in Peace. :-(
Hallo, danke für deine Hilfe. also ich habe den -2 verbaut, da ich ja den SYNC Pin habe. Ich habe vergessen zu sagen, dass noch andere Schaltregler und ICs auf dem Board sitzen. Wenn ich also den LTC mit RUN/SS Pin auf Masse lege, zieht der Rest 210mA... das sollte nur der Ausgangspunkt zu meiner Betrachtung sein. Wenn ich den RUN/SS Pin dann auf 3,3V oder 5V lege, fängt der Strom an zu schwingen. Ich konnte bisher noch keine feste Beriode ausmachen. Aber der Strom bleibt für ca. 5-6s auf 213mA stehen, geht dann ziemlich sprungartig auf 450mA hoch und geht dann rasch wieder auf 213mA zurück. Ich werde mal schauen, ob ich den Stromverlauf irgendwie in einem Diagramm abbilden kann. Vielleicht einfach mal den Spannungsabfall über R10 messen... Wenn der Regler aktiv ist, arbeitet er weitestgehend im leerlauf, es sind also in der Phase des Projektes noch keine Verbraucher angeschlossen, was aber auf meinem anderen Testboard auch funktioniert, wo auch die Schaltung ihren Dienst zuverlässig verrichtet. Ich werde mal anfangen und eine Differenzmessung zwischen beiden Boards zu machen. Vielleicht erhalte ich daraus noch Anhaltspunkte. Vielen Dank! Andi
Was willst du mit 330uF Elkos bei einem 1/2 MHz Schaltregler ? Schon die 22uF als Elko sind falsche Bauteilauswahl. Und: Ist Q1A und Q2A wirklich so falsch verbaut ? Zum Laststrom und Layout sagst du ebenfalls nichts. Die Spule ist knapp, welchen Strom hält sie überhaupt aus, gerade wenn man mit Schaltreglern anfängt, sollte man nicht mit den anspruchvollsten Teil anfangen und lieber die untere Schaltfrequenz einstellen und die grössere Spule nehmen.
Hallo, die Schematcis habe ich von einem PowerPC Eval Board übernommen, daher war ich davon ausgegangen, dass es richtig ist. Die Schaltung arbeitet ja schon auf einem meiner Boards mit identischem Layout, aber nur hier gibt es jetzt Probleme, die ich nicht identifizieren kann. Der Strom auf der 1,5V Seite sollte sich im Bereich von maximal 2-2,5A abspielen. Auf der 1,8V Seite ist es weniger, maximal 1,8A. Auf die Stromwerte der Spule habe ich geachtet, auch wenn ich die identischen Spulen verwende, wie auf dem Eval Board. Vielen Dank! Andi
MaWin schrieb: > ... > Und: Ist Q1A und Q2A wirklich so falsch verbaut ? Jetzt wo Du es erwähnst MaWin: Das Symbol ist schon richtig - die High-Side-Switches sind tatsächlich P-Channel MOSFETs - aber die Bauteilbezeichnung ist bei High- (P-Channel) und Low-Side-Switches (N-Channel) im Schaltplan identisch?! Das kann nicht richtig sein!! Ich hoffe das hat Andreas bei der Bestückung nicht 'verbockt'?! > Zum Laststrom und Layout sagst du ebenfalls nichts. > Die Spule ist knapp, welchen Strom hält sie überhaupt aus, gerade wenn > man mit Schaltreglern anfängt, sollte man nicht mit den anspruchvollsten > Teil anfangen und lieber die untere Schaltfrequenz einstellen und die > grössere Spule nehmen. Wenn's beim anderen Board funzt ...
Hallo, ich verstehe gerade nicht, wieso das falsch sein sollte?! Beide MOSFETs auf jeder Seite sind in einem SOIC8 PowerPack verbaut... also beide FETs in einem Gehäuse, wie im verlinken Datasheet vermerkt. Sollten auch die FETs falsch verbaut sein, dürfte doch gar nicht passieren... oder sehe ich das falsch? Aber die eingestellten Spannungen kommen am Ausgang ja raus, also glaube ich nicht, dass etwas Grundlegendes wie eine falsche FET Beschaltung daran Schuld ist. Ich werde morgen dann, wenn ich wieder Zeit zwischen den Vorlesungen habe, alle Pins durchmessen und schauen, wo der Unterschied zwischen funktionierendem Board und neuen Board ist. Ich werde schauen, dass ich die Messwerte in den Schaltplan bekomme, das vielleicht jemandem etwas auffällt. Vielen Dank für die Unterstützung! Andi
Andreas B. schrieb: > Ich habe vergessen zu sagen, dass noch andere Schaltregler und ICs auf > dem Board sitzen. Wenn ich also den LTC mit RUN/SS Pin auf Masse lege, > zieht der Rest 210mA... das sollte nur der Ausgangspunkt zu meiner > Betrachtung sein. woher weißt du nun, dass das Problem beim Regler liegt? miss doch einmal ob die schwankenden mA auch bei deinem Regler reinfließen, kann ja sein, dass da ein anderer Schaltungsteil periodisch versucht zu starten oder?
Ansonsten die üblichen Fragen zu Schaltreglern: - Welche Spulen wurden verwendet ? - Was für Kondensatoren (ESR) ? - Wie sieht das Layout aus ? So ein 1/2 MHz Schaltregler mit Strömen im Ampere Bereich ist keine Bastelei mehr. Wenn das Layout nicht passt kann da alles mögliche passieren. Gruß, Marcus
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> woher weißt du nun, dass das Problem beim Regler liegt? Naja, wenn ich den Regler mit RUN/SS auf Masse deaktiviere, ist die Stromaufnahme der kompletten Schaltung konstant. > miss doch einmal ob die schwankenden mA auch bei deinem Regler > reinfließen An welcher Stelle messe ich denn da am besten? R10 entfernen und dort messen? Oder eine Seite der beiden Spulen anheben und dort messen? Ich kann die Schaltung leider nicht isoliert betrachten, weil die 5V über eine VCC Plane zugeführt werden. Ich kann also leider nicht den kompletten Strom des Schaltreglers messen. > - Welche Spulen wurden verwendet ? Als Spule habe ich diese hier verwendet: DC Strom 9A, 18A Sättigung http://de.farnell.com/vishay-dale/ihlp-2525cz-01-1-5uh-20/inductor-high-current/dp/1653745?Ntt=1653745 > - Was für Kondensatoren (ESR) ? Die 330uF Kondensatoren sind diese hier: 330uf, 4V, BFC Gehäuse, ESR 700mOhm http://search.digikey.com/scripts/DkSearch/dksus.dll?Detail&name=399-3878-1-ND > - Wie sieht das Layout aus ? Das Layout habe ich versucht möglich übersichtlich im Anhang darzustellen. Sicher gibt es da noch Verbesserungsvorschläge, aber da das identische Layout schon funktioniert, gehe ich mal davon aus, dass es nicht grundverkehrt sein kann. Könnte denn eine Art Schutzschaltung der Grund sein? Meinetwegen ist eine Spannungsseite fehlerhaft und er versucht periodisch diese zu starten. Der Strom geht nach oben und der fehler besteht immer noch... also zack wieder aus. Ich werde mal die Spule ausbauen, weil sich die FETs ja dann sperren sollten und schaue, welche Seite evtl. fehlerhaft ist. Vielen Dank für die Hilfe.
Andreas B. schrieb: > ich verstehe gerade nicht, wieso das falsch sein sollte?! Dein Symbol ist falsch. Versuch das Layout niederimpedanter zu machen, d.h. Leiterbahnen möglichst vermeiden und stattdessen als Fläche auslegen. Lade dir am besten LTSpice runter, bau die Schaltung auf und simuliere sie. Es gibt sowohl den LTC3637 als auch den Si7540 als Modell - einer Simulation steht also nichts im Weg.
Micha schrieb: > Versuch das Layout niederimpedanter zu machen, d.h. Leiterbahnen > möglichst vermeiden und stattdessen als Fläche auslegen. In machen LT-Datenblättern gibt es Layout-Vorschläge, also ggf. auch mal dort nachsehen, da das für alle Schaltregler gilt.
Andreas B. schrieb: > Hallo, > > ich verstehe gerade nicht, wieso das falsch sein sollte?! > Beide MOSFETs auf jeder Seite sind in einem SOIC8 PowerPack verbaut... > also beide FETs in einem Gehäuse, wie im verlinken Datasheet vermerkt. > > ... Sorry Andreas, war mein Fehler, denn ich habe das DB zu den FETs nicht geöffnet. Mea Culpa! Aber bzgl. der ELKOs muss ich schon sagen das die 700mOhm als ESR schon sehr heftig sind und für meinen Geschmack diese ELKOs damit definitiv aus dem Rennen wären, weil der Wert viel zu hoch ist! Du hättest zumindest diese hier nehmen können/müssen: T495D337(1)004A(2)E030 (KEMET Part Number). Sie haben nur 30mOhm ESR und sollten sich bei heftigen Ripple-Strömen auch längst nicht so stark erwärmen - das würde ihrer Lebenserwartung sehr zugute kommen. ;-) Weiterhin möchte ich behaupten, dass es auf dem von Dir geposteten Schaltplan (immer noch) keinen R10 gibt! Also welchen R meintest Du? Ich vermute den R42, der zw. den +5V und VIN vom LTC3736 (Pin 5) liegt?! Der wäre aber für diese Messungen eher uninteressant. Bzgl. der Isolation der Regler gegeneinander: Kannst Du denn evtl. wenigstens die anderen Regler auf dem Board vorübergehend disablen oder auslöten, um nur noch den Teil mit dem LTC3736 aktiv zu haben? Wenn dann alles okay ist, würd ich sagen die Schaltregler beeinflussen sich gegenseitig, weil die Eingangsspannung unter bestimmten Bedingungen zu stark zusammenbricht - nämlich dann, wenn gleichzeitig mehrere Regler mit Ihrem Takt 'synchron' werden und die Puffer-ELKOs bei der +5V-Eingangsspannung in die Knie gehen. Auf Deinem Schaltplan sind für den LTC3736 für jeden Zweig nur 22µF vorgesehen (unter diesem Aspekt evtl. ein bißchen zu wenig). Wie gut gepuffert kommen diese 5V aber wirklich an alle von Dir verbauten Regler? Überprüfe mal mit einem Oszi z.B. die Eingangsspannungen zu den Reglern direkt an den (High-Side-)Schalttransistoren, also Pin 3 der Si7540DP. Gibt es da einen Zusammenhang zu den Zeitpunkten wenn der Regler mehr/weniger Strom zieht?
Löte mal C41, C44, C45 / C42 C46 C47 ab und ersetze sie gegen VS-Keramikkondensatoren, primär sollte der grösser sein und über die Pads überstehen, so 10-22uF, sekundär nur einen bestücken, so 22-47uF und den anderen ersetzen durch einem Widerstand als Grundlast. Vielleicht kannst du auch die Spule gegen eine 2u2 ersetzen. Schau dir noch mal dein Schaltzeichen des PMOSFETs an, und allgemein hast du den Trend, selbst Hochstromleitungen durch VIAs zu führen und Masseanschlüsse der Bauteile nach aussen zu legen, und damit den Masseweg möglichst lang zu machen. Strom muss in ein Bauteil rein und raus, es gibt keinen Grund, Masse nach aussen zu schieben, die Platine könnte besser sein, wenn du manchmal die Bauteile umdrehst.
> Also welchen R meintest Du?
Verzeihung, ich meinte selbstverständlich den R42...
Ich habe das Problem jetzt auf die 1,8V Seite eingegrenzt.
Ich habe angefangen die Spulen getrennt voneinander auszulöten.
Verbleibt nur die 1,5V Spule, funktioniert alles wunderbar, also keine
Stromschwankungen.
Setze ich die 1,8V Spule wieder ein, ist der Fehler wieder da.
Ich habe dann vermutet, dass es eine Schutzschaltung sein könnte, die
dieses Verhalten hervorruft. Also habe ich einfach mal die ITH Pins
beider Seiten gemessen, um eine Fehlbestückung auszuschließen.
Dabei ist mir auf der fehlerhaften 1,8V Seite folgender Verlauf
aufgefallen, den ich mit einem Oszi von meinem Messtechnik Prof.
gemessen habe.
Bild 1 zeigt die ITH Spannung direkt nach dem Einschalten.
Bild 2 zeigt den stationären Zustand nach ca. 2s.
Zwischendurch streckt sich das Signal von Bild 1, bis es sich dann bei
Bild 2 sich nicht mehr verändert (man beachte die unterschiedlichen
Frequenzen).
Auf der 1,5V Seite liegt hier eine ca. 760mV große Gleichspannung an,
also keine Spannungsanstiege auf über 1V wie bei 1,8V.
Wenn ich es richtig interpretiere, schaltet die 1,8V Seite also wegen
Überstrom ab und versucht dann zyklisch einen Neustart. Am Anfang in
kürzeren Intervallen und dann nur noch 20mal die Sekunde.
Interpretiere ich das richtig und ich kann mich auf die Suche nach
Kurzschlüssen auf der Platine machen? Die Suche wird aber nicht
einfach... ich denke ich werde mit den Cs beginnen und die nach und nach
auslöten.
Vielen Dank!
Andi
Andreas B. schrieb: >> Also welchen R meintest Du? > Verzeihung, ich meinte selbstverständlich den R42... > > Ich habe das Problem jetzt auf die 1,8V Seite eingegrenzt. > Ich habe angefangen die Spulen getrennt voneinander auszulöten. Wenn die Spule auf der 1V8-Seite raus ist, kannst Du ja mal rein ohmsch (Multimeter) die Ausgangs-ELKOs (C44, C45) nach Kurzschlüssen überprüfen. > Verbleibt nur die 1,5V Spule, funktioniert alles wunderbar, also keine > Stromschwankungen. > Setze ich die 1,8V Spule wieder ein, ist der Fehler wieder da. Wer jetzt ein LCR-Meter sein Eigen nennen kann, wäre klar im Vorteil! Einfach damit man mal die Induktivität überprüfen. Hat sie noch ihren Sollwert, liegen Windungschlüsse vor, ... > Ich habe dann vermutet, dass es eine Schutzschaltung sein könnte, die > dieses Verhalten hervorruft. Also habe ich einfach mal die ITH Pins > beider Seiten gemessen, um eine Fehlbestückung auszuschließen. > > Dabei ist mir auf der fehlerhaften 1,8V Seite folgender Verlauf > aufgefallen, den ich mit einem Oszi von meinem Messtechnik Prof. > gemessen habe. > Bild 1 zeigt die ITH Spannung direkt nach dem Einschalten. > Bild 2 zeigt den stationären Zustand nach ca. 2s. > Zwischendurch streckt sich das Signal von Bild 1, bis es sich dann bei > Bild 2 sich nicht mehr verändert (man beachte die unterschiedlichen > Frequenzen). > > Auf der 1,5V Seite liegt hier eine ca. 760mV große Gleichspannung an, > also keine Spannungsanstiege auf über 1V wie bei 1,8V. > > Wenn ich es richtig interpretiere, schaltet die 1,8V Seite also wegen > Überstrom ab und versucht dann zyklisch einen Neustart. Am Anfang in > kürzeren Intervallen und dann nur noch 20mal die Sekunde. Da nirgends ein (Über-)Strom gemessen wird, muss dies nicht zwangsläufig die Ursache sein. Wenn aber schon mal die jeweilige Spule bei den 1V5- und/oder 1V8-Zweigen draussen ist (den Controller aber dabei ganz normal betreibst, also Spannung dran und Enablen), kannst Du ja mal von Extern eine (regelbare) Spannung zwischen 0V und der Soll-Ausgangsspannung an jeweils einen der Ausgänge anlegen - dabei die anliegende Spannung immer wieder kontrollieren (falls einer oder mehrere Tantal-ELKOs einen spannungsabhängigen Schluß haben wird Dir das dann sicher auffallen). Wenn Du Dir dann den Verlauf an den ITH-Pins anschaust, kannst Du immerhin überprüfen ob der entsprechende Fehlerverstärker (EAMP wie auf den Seiten 8 u. 9 des Datasheets gezeigt) korrekt funkioniert. > Interpretiere ich das richtig und ich kann mich auf die Suche nach > Kurzschlüssen auf der Platine machen? Die Suche wird aber nicht > einfach... ich denke ich werde mit den Cs beginnen und die nach und nach > auslöten. Ein Kurzschluss könnte wie gesagt die Ursache sein (ist meistens auch das zutreffende Problem), aber genauso kann es auch eine fehlerhafte Lötstelle sein (z.B. hochohmig geworden, ...) oder auch ein VIA gerissen (ergo fehlende Durchkontaktierung) usw.
Zu den Tantals: Das sind ganz normale Tantal Elkos, die für einen Schaltregler nicht geeignet sind. Der ESR ist viel zu gross und auch was den max. Ripple Current angeht werden sie der Belastung nicht gewachsen sein. Gruß, Marcus
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