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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 34063 mit höherer Eingangsspannung?


Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Hallo,

ich möchte gerne aus etwa 35 V eine Spannung von -15V erzeugen und habe 
mich von daher mit der Variante des invertierenden Reglers beschäftigt. 
Im Artikel hier auf der Seite gibt es ja dreierlei Varianten mit 
externem Transistor, aber soweit ich das sehe haben alle 3 das Problem 
dass die Eingangsspannung + Ausgangsspannung nicht größer als 40V werden 
darf. Gibts da noch eine weitere Variante mit der das möglich wäre?

Und was ich nicht verstehe: während bei der Schaltung ohne externen 
Transistor der Rückführungsspannungsteiler gegen Mass geht, ist bei 
allen Varianten mit externem Transistor der Rückführungsspannungsteiler 
gegen die Eingangsspannung geschaltet. Das bedeutet dass bei allen 
Schaltungen die Ausgangsspannung im selben Maße wie die Eingangsspannung 
schwankt. Ich habe testweise die Schaltungen so aufgebaut dass ich gegen 
Masse schalte und bei allen ist die Abhähngigkeit von der 
Eingangsspannung weg und die Schaltungen funktionieren auch.

Auch energetisch betrachtet sieht es für mich so aus als ob die Lösung 
gegen Masse besser wäre, weil ja die Versorgungsspannung höher liegt als 
die Masse und zusätzliche Verluste entstehen wenn man gegen ein höheres 
Potential schaltet. Wo hab ich da einen Denkfehler? Oder hat das noch 
andere Auswirkungen die ich nicht verstanden habe?

: Verschoben durch Admin
Autor: A. K. (prx)
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Mit dem LM2575HV (oder ..76HV) müsste es gehen.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Danke für den Hinweis. Ich würde aber gerne den 34063 einsetzen weil ich 
den schon hier habe und die HV Version vom LM2575 gibts bei Reichelt 
nicht, ich komme also nicht so leicht ran. Aber es gibt doch bestimmt 
eine einfache Möglichkeit mit externer Beschaltung des MC34063 ohne 
gleich einen Trafo einbauen zu müssen...

Zu der Thematik mit der Rückführung an die Eingangsspannung statt zur 
Masse hat niemand eine Idee?

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> den schon hier habe und die HV Version vom LM2575 gibts bei Reichelt
> nicht, ich komme also nicht so leicht ran.

Scheuklappen wegschmeissen. Es gibt TME, Darisus, ...

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> Und was ich nicht verstehe: während bei der Schaltung ohne externen
> Transistor der Rückführungsspannungsteiler gegen Mass geht, ist bei
> allen Varianten mit externem Transistor der Rückführungsspannungsteiler
> gegen die Eingangsspannung geschaltet.

Wo findet ich diese Variante? Ich bin ihr noch nicht begegnet und kann 
mit das bei einem MC34063A auch kaum vorstellen, da der Komparator dann 
verkehrt herum regelt (grösserer Betrag der Ausgangsspannung wird als 
geringer wahgenommen). Das wäre m.E. nur beim vollständigeren Kollegen 
µA78S40 möglich, dessen Komparator mit vertauschten Eingängen betrieben 
werden kann.

Allerdings kann man beim µA78S40 auch ohne Abhängigkeit von Vin eine 
Beschaltung des Komparators bauen, in der der Minuspol des Reglers an 
GND liegt und er damit bis zu seiner Maximalspannung betrieben werden 
kann. Siehe Datasheet und AN920. Und ja: Reichelt hat den µA78S40.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Bei TME hab ich auch schon bestellt und bin auch sehr zufrieden gewesen, 
aber wegen einem Teil für 1 Euro will ich jetzt nicht extra bestellen. 
Außerdem habe ich jetzt schon so viel mit dem MC34063 gemacht, dass ich 
nicht schon wieder von vorne anfangen will.

Die beiden Varianten des Spannungsteilers gegen Masse und gegen 
Eingangsspannung sind hier:

http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063

Varainte 1 geht gegen Masse, die Varianten 2, 3 und 4 gegen die 
Eingangsspannung. Angeblich steht das so auch alles in den 
Datenblättern.

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> Die beiden Varianten des Spannungsteilers gegen Masse und gegen
> Eingangsspannung sind hier:

Yep, die kenne ich, aber die bringen dich keinen Millimeter weiter. Denn 
die Gesamtspannung über dem Regler ist in diesen Varianten mit oder ohne 
externem Transistor die betragsmässige Summe der beiden Spannungen, also 
35V rein + 15V raus = 50V = viel zu viel.

Du könntest ihn beispielsweise extern zu einen 78S40 aufbohren, d.h. dem 
internen Komparator einen externen Komparator mit externer 
Referenzspannung vorschalten.

Alternativ kannst du auf die Spule eine zweite Wicklung drauflegen.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Ja das hab ich auch gemerkt dass das zu viel wird. Allerdings erst 
nachdem der erste kaputt war und ich dann mal genauer nachgedacht habe 
warum und die Vce gemessen habe wurde mir klar was da passiert ist. 
Soweit ich das sehe ergibt sich Vce im Sperrzustand sogar aus Vin + Vout 
+ Vf der Diode.

Wenn ich aber jetzt einen zusätzlichen externen OP-Amp benutze ändert 
das doch aber nichts an der Vce Spannung die ja das Problem ist. Eine 
extra Wicklung auf der Spule würde die Situation glaube ich auch nicht 
lösen. Man könnte dann die Spannung an der "Primärwicklung" reduzieren, 
aber da müsste ich dann ja auf 3V runter dass ich in der Summe nicht 
über 40V komme. Ich denke nicht dass das hinhaut.

Irgendwie müsste man den Steuerausgang vom IC vom externen Transistor 
abkoppeln. Oder mit nem MOS schalten. Ich bin nur noch nicht drauf 
gekommen wie am besten dass die Spannung nicht mehr auf den IC zurück 
wirkt...

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> Wenn ich aber jetzt einen zusätzlichen externen OP-Amp benutze ändert
> das doch aber nichts an der Vce Spannung die ja das Problem ist.

Die Vce-Spannung eines externen Transistors ist das Problem ebendieses 
Transistors, nicht des Reglers. Das Problem ist die Spannung zwischen 
den Versorgungpins des Reglers, wenn des Minuspol des Reglers an Vout 
liegt.

Mit einem externen Komparator (nicht OPV!) lässt sich die Schaltung des 
78S40 mit externem Schalttransistor verwenden, der Minuspol vom Regler 
liegt dabei an GND und nicht an Vout und die Spannung über dem Regler 
ist Vin.

> Eine extra Wicklung auf der Spule würde die Situation glaube ich
> auch nicht lösen.

Hast recht.

> Irgendwie müsste man den Steuerausgang vom IC vom externen Transistor
> abkoppeln.

Das Problem ist nicht der Ausgang sondern der Referenzkomparator, der 
keine negativen Eingangsspannungen verkraftet und beim MC34063A mit 
einem Bein fest an der Referenz hängt.

Wie man das anders macht steht im ON Datasheet vom µA78S40 Seite 6:
http://lc.fie.umich.mx/~ifranco/DATASHEET/control_...
Die Einzigen, die da negative Spannungen abkriegen, sind der externe 
Transistor und die Diode, und da werden sich welche mit genug 
Spannungsfestigkeit wohl finden lassen. Der dort verwendete Komparator 
lässt sich auch auslagern, wenn's unbedingt der MC34063A sein soll.

PS: Falls das nicht klar ist: Der MC34063A und der µA78S40 sind
funktionell identisch, nur sind beim µA mehr Anschlüsse rausgeführt und
der Komparator ist nicht intern mit der Referenz verbunden.

Autor: A. K. (prx)
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Eine weitere Variante besteht vielleicht darin, den MC mit einer 
niedrigeren Versorgungsspannung zu betreiben und nur den externen 
Schalttransistor mit der vollen Spannung zu beaufschlagen. Allerdings 
fällt dann die Strombegrenzung weg und es wird mindestens beim Anfahren 
zur Spulensättigung und zu entsprechend hohem Strom führen. Das ist also 
nur geeignet, wenn die Eingangsspannung selbst schon strombegrenzt ist. 
Und wenn der Transistor hinreichend dimensioniert ist, um diese Phase zu 
überleben.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Die Unterschiede zwischen dem µA78S40 und dem MC34063 hab ich schon in 
dem ON Application Note gesehen. Trotzdem glaube ich dass das alles 
nicht funktionieren wird wie du es beschreibst, weil ich aus

http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063

die Varianten 2 und 3 schon aufgebaut habe um sicher zu gehen und da hat 
der Pin 8 vom MC34063 (DRC) immer die gleiche Spannung gegenüber Pin 4 
(GND) wie der Ausgangstransistor Vce wenn ich die Schaltung ohne 
externen Transistor betreibe und ich denke nicht dass da mehr als 40 V 
sein dürfen. Das Problem hätte ich dann bei beiden Vorschlägen von dir 
mit externem Komparator und mit Extra Versorgungsspannung fürn MC.

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> (GND) wie der Ausgangstransistor Vce wenn ich die Schaltung ohne
> externen Transistor betreibe

Ohne externen Transistor geht es in dieser Variante nicht. Habe ich auch 
nicht behauptet. Ich bezog mich stets auf die im oben verlinkten 
Datasheet des 78S40 beschriebene Variante mit externem Transistor, nicht 
auf die Schaltungen aus dem Wiki-Artikel. Die Versionen im Wiki sind 
durchweg nicht einsetzbar.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Ja dass es ohne externen Transistor nicht geht glaub ich. Und dass der 
Komparator keine negative Spannung sehen darf auch. Aber trotzdem habe 
ich an der Basis vom externen Transistor (Vin + Vout) gegen GND gemessen 
und diese Spannung liegt auch an den Reglerpins an. Die Beschaltung des 
Reglers ist in der Abb.8 von der 78S40 Spec. genauso wie bei Variante 2 
des MC. Solange ich da eine zu hohe Spannung habe glaube ich brauche ich 
mich noch garnicht weiter um die Lösung mit dem Komparator bemühen. Ich 
kann auch mal ein Oszibild von verschiedenen Spannungen an IC-Pins 
machen wenn du es dir nicht vorstellen kannst.

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> Ja dass es ohne externen Transistor nicht geht glaub ich. Und dass der
> Komparator keine negative Spannung sehen darf auch. Aber trotzdem habe
> ich an der Basis vom externen Transistor (Vin + Vout) gegen GND gemessen

Wenn du es in der Schaltung auf S.6 des ON Datasheets vom 78S40 
schaffst, an der Basis des Schalttransistors um die -15V zu messen, dann 
hast du es geschafft, über die Basis-Emitter-Strecke eines 
Bipolartransistors in Durchlassrichtung 50V zu legen. Gratulation!

An der Basis dürfen exakt zwei Pegel anliegen: V(Emitter) und 
V(Emitter)-0,7V. Und V(Emitter) ist V(in)-V(Rsc).

Autor: A. K. (prx)
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M. Engelhard schrieb:

> Die Beschaltung des Reglers ist in der Abb.8 von der 78S40 Spec.
> genauso wie bei Variante 2 des MC.

Wenn du es schaffst, den MC34063A so zu beschalten wie den µA78S40 in 
der Abb8 auch S.6 des ON Datasheets, dann musst du mir mal erzählen, wie 
du es zuwege gebrachst hast, die chipinterne Verbindung zwischen dem 
Komparator und der Referenzspannung aufzutrennen.

Neben allerlei anderen Unterschieden liegt in sämtlichen 
Inverter-Varianten des Wikis der GND-Pin des Reglers auf Vout, in der 
von mir zitierten Version aber auf GND.

Autor: A. K. (prx)
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Damit klar ist, von welcher Schaltung hier die Rede ist.

Und das ist die angeblich gleiche aus dem Wiki:
http://www.mikrocontroller.net/articles/MC34063#In...

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Sorry, das hab ich im Eifer des Gefechts unterschlagen, ich wollte 
schreiben "die Beschaltung mit dem externen Transistor". Die beiden 
Kollektoren des Regelers sind in beiden Fällen über Widerstände an die 
Basis des externen Transistors geführt, an den Kollektoren des externen 
kommt die Spule gegen Masse, die Diode in Längsrichtung, die dann auf 
den Ausgangselko geht. Bei beiden identisch.

Im Anhang ist ein Oszillogramm der Schlatungsvariante 2. Gemessen von 
Pin1 nach Pin4. Also Kollektoren des Reglers zu GND des Reglers. Als 
Eingangsspannung habe ich 15V, als Ausgangsspannung 12V. Macht in Summe 
27V die man auch zwischen den beiden Pins messen kann. Die Schaltung 
funktioniert.

Autor: A. K. (prx)
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Worauf willst du mit diesem Bild raus? Ich weiss, dass die Schaltung aus 
dem Wiki funktioniert, nur hat sie eben bei 35V rein -15V raus ein 
kleines Problem mit der Höhe der Spannung. Wie du selbst schon 
festgestellt hast. Und ist damit für deine Anwendung schlicht und 
einfach ungeeignet.

NB: Es ist bei der Schaltung aus dem Wiki nicht wirklich wichtig, ob der 
Spannungsteiler gegen Vin oder gegen GND (der Schaltung, nicht des ICs) 
teilt. Es ändert sich der Teiler, aber nicht die Funktion.

Sind nun eigentlich noch irgendwelche Frage offen?

Autor: A. K. (prx)
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Der Grund für die Beschaltung des Spannungsteilers gegen Vin steht im 
Wiki doch explizit drin: "Da bei LCDs die Kontrastspannung als 
Bezugspunkt die positive Betriebsspannung besitzt, ist es auch sinnvoll 
die Regelung des MC34063 nicht an GND sondern an die positive 
Betriebsspannung anzuschließen. Dadurch ist die Kontrastspannung auch 
bei Betriebsspannungsschwankungen konstant."

Das bezieht sich also explizit auf die Umgebung, für die Benedikt diese 
Schaltungen aufgebaut hatte. Für andere Rahmenbedingungen ist das so 
nicht sinnvoll.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Welche Frage noch offen ist? Die aus dem ersten Post :-)

Mit welcher externen Schaltung verhindere ich, dass der MC mehr als 40V 
abkriegt und somit kaputt geht.

Autor: mhh (Gast)
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M. Engelhard schrieb:
> Mit welcher externen Schaltung verhindere ich, dass der MC mehr als 40V
> abkriegt und somit kaputt geht.

Der Aufwand ist zu hoch, der Wirkungsgrad geht ein Stück runter. Da 
rentiert sich ein fertiger DCDC Wandler eher.
(Du musst Betriebsspannung für den 34063 reduzieren, Überstromschutz und 
Ausgangsschaltung ummodeln. Schade um die Zeit.)

Autor: Alex (Gast)
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Du brauchst -15V. Also hast Du vermutlich auch +15V. Nehm halt die für 
den MC...
Oder nen Flyback damit aufbauen - mußt halt einen Übertrager wickeln.

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Was mit dem Wirkungsgrad ist, ist mir eigenentlich egal, da das was 
sonst noch so im Aufbau eh nur dazu gut ist Strom zu verbraten. Ob davon 
nun ein wenig mehr oder weniger im Spannungsregler abfällt stört mich 
nicht.

Eingangsspannung ist noch immer bis zu 35 V.

Flyback? Schön und gut, aber ich kanns mir nicht vorstellen dass das 
nicht einfacher geht. Z.B. mit einer externen MOSFET Schaltung, oder mit 
mehrstufigen Transistorschaltungen extern am MC.

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