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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MC34063 step-up 42V out mit externem Mosfet


Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hallo, guten Abend

habe mir den dargestellten step-up aufgebaut,
und durch Versuche und Bauteiländerungen auf 89% Wirkungsgrad gebracht.

Mein Ziel war es minimale Kosten und minimale Bauteilmenge
bei größtmöglichem Wirkungsgrad zu erreichen.

Widerstände zwischen Pin 2 und Basis des BC328-25 sowie Emitter
und Gate des IRLIZ44N habe ich deshalb herausgelassen.
Frage? sind die in dieser Schaltung eigentlich nötig?

Weiterhin bin ich mir nicht sicher, ob ich noch eine ZD14 zwischen
Gate und Ground schalten muss?

Der IRLIZ44N schnitt von den hier vorhandenen Typen am besten ab,
und bleibt kalt.

Die Spule, obwohl recht groß und aus 0,8mm Draht gewickelt
wird gut warm, also entstehen hier noch Verluste.

Ich würde gerne einen Kern mit anderem Material als diesem 26er
einsetzen um zu sehen wie weit ich mit dem Wirkungsgrad dann komme.
Welches Material könnt ihr mir empfehlen?
Soll ich was suchen mit geringerem AL-Wert?

Danke
Alea

: Verschoben durch Admin
Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Alea Saccari schrieb:
> Widerstände zwischen Pin 2 und Basis des BC328-25 sowie Emitter
> und Gate des IRLIZ44N habe ich deshalb herausgelassen.

Der ist nicht notwendig, aber du kannst dort (zwischen 2 und Basis) 10 
bis 200 Ohm wählen um den Gate-Strom etwas zu begrenzen.

Vgs = 16V
Du solltest bei der Gatespannung vorsichtig sein, wenn du das teil im 
Auto verwendest kann dir das Gate schnell kaputt gehen, eigentlich 
versucht man möglichst weit weg von dem Maximum Rating zu sein.
Eine 9 bis 12V Z-Diode ist empfehlenswert, Leute die Ahnung haben nehmen 
die Hälfte der maximal zulässigen Spannung.

Autor: BMK (Gast)
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Hmm, 30 Wdg mit 0,8 CuL auf T106-26 gibt Rdc rd. 38mOhm.
Bei einem Laststrom von 0,4 A sind das 6 MilliWatt an DC Verlusten.
Also nix.  Wenn die Drossel warm wird, sind das somit reinrassige
Kernverluste.

Nimm mal T106-18 mit 36 Wdg, gibt auch 90 µH. Die Kernverluste
sind dann aber bei weitem niedriger.

Wenn's noch weniger sein soll: Kernmaterial MPP. Hat die wenigsten
Verluste. Beispiel: 
http://www.spulen.com/shop/product_info.php?products_id=1141

Autor: A. K. (prx)
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BMK schrieb:

> Hmm, 30 Wdg mit 0,8 CuL auf T106-26 gibt Rdc rd. 38mOhm.
> Bei einem Laststrom von 0,4 A sind das 6 MilliWatt an DC Verlusten.

Das ändert zwar wenig an der Bilanz, aber durch die Drossel fliessen 
keine 0,4A, sondern Ipk=3A.

Autor: BMK (Gast)
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Arrg, ja, ist ja ein Stepup. Hatte ich übersehen.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Vielen Dank für die div. Hinweise

@Mike J.
werde mal mit 4.7Ohm anfangen und messen ob sich was am Wirkungsgrad 
ändert.
ZD12 werde ich mir besorgen. Muss da denn ein Vorwiderstand vor?

@BMK
@A. K.
Habe folgendes gefunden und versucht mit Ringkernrechner und online tool
das mal nachzuvollziehen.
Reichelt
T106 26,  AL 93,   1,10€         ca. 5,8 Watt Kernverlust
T106 18,  AL 70,   2,10€         ca. 3,7 Watt Kernverlust
Menting
55350-A2, AL 105, 3,33€       ca. 0,3 Watt  Kernverlust

Ich werde mir die Kerne von Menting besorgen.
Hoffentlich ist die Steigerung des Wirkungsgrades so gigantisch wie es
die Zahlen versprechen.

Danach verbrate ich ja im Moment fast 6 Watt

Autor: Ingo W. (Gast)
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A. K. schrieb:
> BMK schrieb:
>
>> Hmm, 30 Wdg mit 0,8 CuL auf T106-26 gibt Rdc rd. 38mOhm.
>> Bei einem Laststrom von 0,4 A sind das 6 MilliWatt an DC Verlusten.
>
> Das ändert zwar wenig an der Bilanz, aber durch die Drossel fliessen
> keine 0,4A, sondern Ipk=3A.

Erschwehrend kommt hier noch der Skin-Effekt hinzu, das es durchaus 
empfehlenswert sein könnte, mehrere dünne Leiter, oder sogar HF-Litze zu 
verwenden.
mfG ingo

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ Ingo Wendler

Die Taktfrequenz des OSC liegt bei 50Khz, da habe ich
wegen der Eindringtiefe von 0,3mm dei 0,8mm Draht doch keine
nennenswerten Verluste.
Oder sehe ich da was nicht?

Autor: Andreas R. (rebirama)
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Statt auf Eisenpulver könntest du einen Ferritkern verwenden.

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/l_smps_in.html schlägt Luftspalt, 
Kern und Windungszahl vor.
Ferrit hat deutlich niedrigere Verluste als das Eisenpulver der 
Ringkerne.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ Andreas R.

Ja, die Möglichkeit ist mir bekannt,
da kommen bei Einzelstücken soweit ich das noch in
Erinnerung habe schnell 8€ für eine Spule mit Zubehör zusammen.
Ich kenne aber auch im Moment keine günstige Bezugsquelle für
Einzelstücke.
Und Ringkernwickeln geht zackzack,

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hallo,

hier nun die finale Ausführung.
Ich habe mal alles eingezeichnet was ich geändert habe.
ZD zwischen G und S, 100 Ohm an Pin 2 hinzu,
Rsc 0,989 Ohm,
und als high ligth die Spule mit dem super Kernmaterial.

Der Wirkungsgrad liegt mit dieser Abstimmung bei fantastischen 96%.

Eine Frage hätte ich noch, am Pin 2 liegt ca. die halbe Uin an,
am Gate dann ca. halbe Uin- 0,7V.
Reicht die angewendete Schaltung der Z-Diode auch aus wenn
Uin 40V ist? Die ZD ist jetzt eine 1.3 Watt type.

@ BMK
Der Kern 55350-A2, AL 105 ist wirklich sehr gut, und für diese
Steigerung ausschlaggebend.
Die Spule wird nicht mal mehr warm.
Danke!!

Autor: Tim R. (mugen)
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Mal eine kurze Zwischenfrage, aber warum sehe ich nie eine Drossel am 
Eingang? Der pulsierende Strom auf der Eingangsspannung wird sicherlich 
nicht EMV Konform sein. Außerdem würde ich nicht zwei 100nF parallel 
schalten, dies gibt nur Resonanzen und ist völlig unnötig. Ich meine, 
dass der Kondensator am Ausgang kein LowESR sein muss. Die Masche muss 
hauptsächlich von dem Kondensator mit 470µF geschlossen werden. Das 
Layout würde ich auch gerne mal dazu sehen. Evtl. nach dem großen Elko 
am Ausgang eine weitere Filterung setzen, Drossel und C. Snubber (R und 
C ein einem großen Package, wegen der Erwärmung) würde ich beim FET auch 
vorsehen. Auslegung eines Snubbers ist aber nicht wirklich einfach. 
Bringt für die EMV recht viel, allerdings sinkt der Wirkungsgrad.

Edit: der Ausgangskondensator muss natürlich ein LowESR sein. Es ist 
spät

Autor: Alexander D. (alexander_d)
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Hallo Alea,

eines ist mir noch aufgefallen: du hast zwar eine Strombegrenzung 
vorgesehen, aber kurzschlussfest ist die Schaltung trotzdem nicht, da im 
Kurzschlussfall der Strom direkt aus deiner 12V-Versorgung über die 
Speicherdrossel und die Diode in den Ausgang weiter fließt.

Gruß,
Alexander

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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@ Alea Saccari

So wird die Gate Spannung nicht größer als 12V - 0.6V = 11.4V


Dieser Treiber ist allerdings invertierend, das heißt du musst den 
Emitter des internen Transistor Q1 des MC34063 gegen Masse schalten,
den Kollektor über 20k gegen Vin ( +12 bis +40V) und den Kollektor 
verbindest du mit den Eingang des Treibers.

Müsste so funktionieren ...

 12V------------------------o------o---------------o
                            |      |               |
                            |      |               |
                           .-.     |               |
                           | |20k  |               )
                           | |R2   |               ) Spule
                           '-'     |T2             )
                            |      |BC847          |
             12V-Z-Diode    |    |/                |
       GND------|>|---------o----|                 o----|>|----- Ausgang
                            |    |>         N-FET  |          |
                            |      |    _ IRLIZ44  |          |
                            o---|<-o---|___|----||-+          |
                            |  1N4148  R3 10R   ||->          |
                            |                   ||-+          |
                   _      |/                       |        -----
    Eingang 0---|___|-----|   T1                   |        -----
            |   R1 10k    |>  BC847                |          |
   20k      |               |                      |          |
      _     o--------o      |                      |          |
Vin--|___|--o        |      |                      |          |
------------|------  |      |                      |          |
          |/      |  |      |                      |          |
      ----| Q1    |  |      |                      |          |
          |>---------o      |                      |          |
  MC34063         |         |                      |          |
-------------------         |                      |          |
                            |                      |          |
                            |                      |          |
 GND------------------------o----------------------o----------o

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hallo, Danke für eure Hinweise

@ Tim R.

Was bezweckst du mit einer Eingangsdrossel?
Die 100nF werden direkt an die Pins der Elkos und direkt an den Vcc Pin 
gelötet.
beide Elkos sind Low ESR.
Ich bin mal von 0.1V Rippel ausgegangen, ich denke dass ich zum Betrieb 
von LEDs
damit zurecht komme und den Rippel nicht weiter reduzieren muss.
EMV Filtermaßnahmen wüsste ich nicht ob das Sinn macht, da die ganze 
Anlage aus einem Solar-Akku gespeist wird.

@ Alexander Dörr

Kurzzeitige Kurzschlüsse hat die Schaltung bis jetzt überlebt, der Rsc 
ist doch so
ausgelegt, dass der Strom begrenzt wird? oder?
Bei Kurzschluss bricht die Spannung komplett zusammen.
In der Anwendung wollte ich am Ausgang eine flinke Glassicherung 
einbauen.
alternativ könnte ich auch eine superschnelle elektronische Sicherung 
mit einem
Mosfet nachschalten.

Mike J.

Ja, schöne Schaltung, meine Frage ist : was ist dabei besser als bei 
meiner  bestehenden,
bei der die Spannung am Gate mit nur einer ZD12 begrenzt wird.

Autor: Alexander D. (alexander_d)
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Alea Saccari schrieb:
> Kurzzeitige Kurzschlüsse hat die Schaltung bis jetzt überlebt, der Rsc
> ist doch so
> ausgelegt, dass der Strom begrenzt wird? oder?

Der 34063 sperrt den MOSFET, wenn die Strombegrenzung anspricht. Wenn 
der MOSFET gesperrt ist, kann trotzdem noch ein Strom direkt von der 
Quelle über RSC, Speicherdrossel und Diode in den Ausgang fließen.

> Bei Kurzschluss bricht die Spannung komplett zusammen.

wahrscheinlich weil deine 12V-Versorgung den Strom begrenzt. Wenn du, 
wie geschrieben, Solarakkus zur Versrgung benutzt, musst du auf jeden 
Fall eine Sicherung einbauen, sonst brennt dir die Sache ab.

> In der Anwendung wollte ich am Ausgang eine flinke Glassicherung
> einbauen.

Flink muss die Sicherung nicht sein, sonst brennt sie beim Anschalten 
der Last schon durch. Träge sollte reichen.

> alternativ könnte ich auch eine superschnelle elektronische Sicherung
> mit einem
> Mosfet nachschalten.

Das wäre mir zu viel Aufwand.

Gruß,
Alexander

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Alea Saccari schrieb:
> was ist dabei besser als bei meiner bestehenden,
> bei der die Spannung am Gate mit nur einer ZD12 begrenzt wird.

Du willst den Wirkungsgrad erhöhen, bei deiner ersten Schaltung war es 
so dass der Transistor im MC34063 die 12V gegen 2x 1k Ohm geschaltet 
hat, also 500 Ohm. In diesem Fall fließen 24mA wenn der MosFET 
durchschalten soll.
Wenn die Eingangsspannung bei 40V liegt fließen in dem Fall 80mA.

Jetzt hast du eine Z-Diode eingebracht die dein Gate schützt, das bringt 
wieder den Nachteil der Verlustleistung mit ein da über den 100 Ohm 
Widerstand bei 40V Eingangsspannung 80mA + 280mA = 360mA fließen.

Mit der Schaltung mit den NPN Transistoren liegt die Verlustleistung bei 
unter 2mA und die Spannung wird ebenfalls auf 12V begrenzt, zudem 
schalten NPN Transistoren schneller.
(ich hab das ausgetestet und die Schaltung ist bei mir im Einsatz)

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ Mike J.

Ja, soweit habe ich jetzt verstanden.
2mA ist unschlagbar.

Zu deiner Darstelung habe ich noch eine Frage zu den Anschlusspunkten
auf der linken Seite der Schaltung.
12V geht an Pin 8 ?
Eingang?
Vin?

Autor: LinuxMint_User (Gast)
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Beim Chip ändert sich nur etwas an Pin 1 und 2, aber ich habe es falsch 
aufgezeichnet.

 12V------------------------o------o---------------o
                            |      |               |
                            |      |               |
                           .-.     |               |
                           | |20k  |               )
                           | |R2   |               ) Spule
                           '-'     |T2             )
                            |      |BC847          |
             12V-Z-Diode    |    |/                |
       GND------|>|---------o----|                 o----|>|----- Ausgang
                            |    |>         N-FET  |          |
                            |      |    _ IRLIZ44  |          |
                            o---|<-o---|___|----||-+          |
                            |  1N4148  R3 10R   ||->          |
                            |                   ||-+          |
                   _      |/                       |        -----
    Eingang 0---|___|-----|   T1                   |        -----
            |   R1 10k    |>  BC847                |          |
   20k      |               |                      |          |
      _     |               |                      |          |
Vin--|___|--o               |                      |          |
------------|------         |                      |          |
          |/      |         |                      |          |
      ----| Q1    |         |                      |          |
          |>----------o     |                      |          |
  MC34063         |  GND    |                      |          |
-------------------         |                      |          |
                            |                      |          |
                            |                      |          |
 GND------------------------o----------------------o----------o


... so nun sollte es richtig sein.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ LinuxMint_User

Ich möchte das morgen ausprobieren.

Mir sind die Anschlüsse von Vin und Eingang nicht klar?

"Vin" direkt an die Eingangsspannung?

Was schließe ich an "Eingang" an?

Autor: LinuxMint_User (Gast)
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Alea Saccari schrieb:
> "Vin" direkt an die Eingangsspannung?
ja
>
> Was schließe ich an "Eingang" an?
nichts, der hängt am Kollektor von Q1

Autor: Alea Saccari (Gast)
Datum:

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@ LinuxMint

Ich habe die Schaltung aufgebaut (gelötet).
Leider tut sich da nichts.

Ich verwende abweichend von deinem Plan BC546B und statt 20K, 18K 
Widerstände,
da ich im Moment keine Anderen zur Verfügung habe.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ LinuxMint

Habe alles noch mal geprüft, die 1N4148 hatte eine kalte Lötstelle
(Schande).

Funktion ist jetzt da.
Der Wirkungsgrad ist aber auf 91% gefallen.
Was kann ich ändern?

Autor: Mike J. (linuxmint_user)
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Alea Saccari schrieb:
> Der Wirkungsgrad ist aber auf 91% gefallen.
> Was kann ich ändern?

Du könntest es mit der normalen PNP-NPN Kombination nutzen, mit einer 
Z-Diode dran ... funktioniert auch.
Es ist interessant wie sich der Wirkungsgrad verändert.
Wie misst du den Strom? (Multimeter oder ein selbst gebautes Gerät)

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ Mike J.

Die Messungen erfolgen mit vier Multimetern.
Ist alles relativ, aber die Verbesserungen und Verschlechterungen
in % lassen sich so reell erfassen.
Als Last dient ein Drahtwiderstand.

Schaltungsmäßig habe ich mal die letzten drei Entwicklungsstände 
angehängt.
In final II ist der Wert des Ct berichtigt und ein Widerstand am Gate 
entfallen. Wirkungsgrad 96%.

push pull gegenüber deinem Vorschlag in etwas geänderter Schaltung.
In deiner Anordnung von Q1 und Q2 wurde der Mosfet warm und die 
Schaltung hatte 67% Wirkungsgrad.
Mit dieser aktuellen Anordnung, Q2 gedreht 93%

Ich hatte noch ein MAX4428 Mosfettreiber-IC und das ebenso getestet
hier stieg der Wirkungsgrad um 0,5% auf 96,5%.

Die erste Schaltung gefällt mir wegen den geringen Kosten am besten.
Die mit dem Max ist noch einen Hauch besser aber mit Sicherheit teurer.
Ich schätze den MAX auf 2,50€, kenne aber keine Bezugsquelle für kleine 
Mengen.

Bei allen Schaltungen bin ich von meinem Einsatzzweck einer 
LED-Solarleuchte ausgegangen und erwarte maximal 14,1V Eingangsspannung.
Die Absicherung gegen höhere Eingangsspannung benötige ich hierfür nicht 
zwingend,
so dass ich im Moment mir eine richtige Platine anfertigen werde.

Für höhere Eingangsspannungen habe ich bei TI ein dem MAX ähnliches IC 
TPS2812 gefunden,
da ist ein Spannungsregler eingebaut, die Schaltzeiten sind nur länger. 
Wenn ich solch ein Teil bekomme werde ich das mal Testen.

Autor: Tim R. (mugen)
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Alea Saccari schrieb:
> EMV Filtermaßnahmen wüsste ich nicht ob das Sinn macht, da die ganze
> Anlage aus einem Solar-Akku gespeist wird.

Das mit dem Solar-Akku habe ich übersehen, dann macht es wirklich keinen 
Sinn.

Im übrigen finde ich diesen Thread wirklich interessant. Wenn du eine 
Platine bestellt, dann würde ich gerne eine mit bestellen. Bzw. hast du 
das Layout schon gemacht?

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hier der berichtigte Schaltplan mit dem Max4428.
Ich hatte die Pins verwechselt.

@ Tim R.

Die Platine wird zunächst aus Streifenraster sein.
Ob sich das für meine 4 Stck als richtige Platine zu fertigen lohnt kann 
ich mir nicht vorstellen.
Die Zeit für das routing und die Kosten stehendoch in keinem Verhältnis.
Und mit dem Streifenraster kann ich auch noch was ergänzen oder ändern.

Wenn alles funktioniert werde ich die Platina mal hier einstellen.

Autor: BMK (Gast)
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Prima optimiert, da liegt die Fahnenstange schon recht hoch.

Evtl könnte man den CuL für den Ringkern von 0.85 auf 1mm erhöhen,
bringt ein paar Milliohm, aber nur minimal weniger DC Verluste.

Die MBR350 wäre vielleicht ein Ansatz. Wenn man eine Diode mit
deutlich höherer Strombelastbarkeit wählt, liegt die Vf bei 3A
auch spürbar niedriger. Beispiel: 90SQ045
Liegt mit 45V etwas knapp über den 42V, müsste aber reichen.

Hat bei 3A kalt 0,4V Vf und 'gut temperiert' 0,3V Vf
Aber leider kein Cent-Artikel. Komischerweise ist die ausgerechnet
beim Conrad zu einem relativ moderaten Preis erhältlich.
http://www.conrad.de/ce/de/product/163674/

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ BMK

Ja, danke,

ich denke das der MC34063 bei sorgfältiger Abstimmung
besser als sein allgemein verbreiteter Ruf ist.
Der Vorteil liegt meiner Meinung nach in der gegenüber den modernen
ICs sehr geringen Schaltfrequenz und der sich daraus ergebenden
relativ unkritischen Platinengestaltung und einfachem Aufbau.
Funktionsbedingt sind Low esr Elkos und direkt gesetzte 
Entkopplungskondensatoren erforderlich.

Der von mir verwendete Ringkern ist leider teurer als Durchschnitts-
Qualität. Da könnte man noch mit kleineren Kerndurchmessern (= billiger)
experimentieren.
Die ersten Spulen habe ich mit 1mm Drahtdurchmesser gewickelt.
die Spulen mit 0,85mm Drahtdurchmesser brachten keinen messbaren
Unterschied. Da könnte man im Zusammenhang mit den kleineren Kernen
vielleicht noch was rausholen.
Der Wechsel auf die Kerne aus MPP brachte etwa 5% Wirkungsgrad und die 
sonstige Feinabstimmung nochmal 2%.


Die MBR350RL hat:
Uf 0.35V bei0,3A
Uf 0.375V bei0,4A
Also für meine Leistungsanforderung eigentlich ideal
und preiswert, dazu auch noch Schnell bei den "Richtungswechseln".

Autor: DerAlbi (Gast)
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Kurze zwischenfrage: wenn du den Strom misst... misst du dann auch 
TrueRMS?

Am Ausgang fliet gleichstrom, ein eingang krass gepulster Strom.
Deine hohen %-Zahlen können durchaus reiner Unfug sein, wenn dein 
Messergät die kurzen Spizen deines Eingangsstromes nicht erfasst. Auch 
eine Änderung des Wirkungsgrad ist dann nicht wirklich objektiv 
feststellbar..
Ansonsten: sehr itneressant.

Autor: Jens G. (jensig)
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Wenn Du die Schottky noch durch einen invers betriebenen P-Kanal-Mosfet 
ersetzt, der mit geeignetem Timing angesteuert wird, also praktisch eine 
geschaltete Diode darstellt, werden die Verluste bestimmt auch nochmal 
um 1%-Punkt niedriger. Die Ansteuerung ist halt ein bißchen tricky, 
liese sich aber sicherlich vom Gate des normelen Mosfet ableiten.

Autor: byte (Gast)
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96% Wirkungsgrad? Das kommt mir irgendwie spanisch vor. Wie mist du das 
bzw. bei welchen Strömen? Man kann den Wirkungsgrad ja eigentlich nur 
für einen Bereich optimieren.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Bei dem letzten Bild hat er ein kleines Diagramm beigezeichnet.

Aber 96% ist schon heftig. Wenn ich mir allerdings angucke, dass der 
MOSFET einen niedrigen RDS(on) hat und deine kleine Spule auch einen 
geringen ohmschen Widerstand hat. Der Kern scheint auch gut 
dimensioniert zu sein :-) Dann kann das schon funktionieren.

Autor: Jens G. (jensig)
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naja - man müsste mal die MM's miteinander in direkter gemeinsammer 
Messung vergleichen. Messen die MM's beide am Eingang 1% zu wenig, und 
am Ausgang 1% zu viel, dann sind wir auch schon schnell bei 98% (auch 
ein Weg des Optimierens :-)

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ DerAlbi
@ byte
@Jens G.
gemessen habe ich wie oben beschrieben und klar auf einen Arbeitspunkt 
optimiert,
für 12 LED-Cluster a 30mA = 360mA. Siehe Diagramm.

Als allererste Schaltung habe ich die Fig. 26 aus der AN920 aufgebaut 
und nicht optimiert 89% erreicht,
was vom dort angegebenen Wert um 1.4%-Punkte abweicht.

Somit gehe ich nach der Methode des einfachen Beweises davon aus, dass 
meine amateurmäßigen Messmittel hinreichend genau arbeiten.
Bei dem zu erwartenden Kurvenverlauf der hilft auch kein TrueRMS 
Multimeter.
Da müssen so denke ich wissenschaftliche Geräte bemüht werden.
Das ist nicht mein Ziel gewesen, auch nicht mit %-Werten zu hausieren.
Mein Ziel war es, mit den hier zur Verfügung stehenden Mitteln und den 
hilfreichen Beiträgen aus diesem Forum die Schaltung zu optimieren.

@ Jens G.
tricky hört sich gut an und passt zum Thema, aber wie sieht deine 
erprobte Schaltung aus?

@ Simon K.
danke, fürs detailierte mitdenken, die Details waren das 
Ausschlaggebende bei dieser Arbeit.

Autor: Jens G. (jensig)
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>@ Jens G.
>tricky hört sich gut an und passt zum Thema, aber wie sieht deine
>erprobte Schaltung aus?

Erprobte Schaltung habe ich zwar, hatte ich aber schon vor vielleicht 15 
Jahren mal gemacht. Damals hatte ich das alles noch schön auf Papier 
gemalt. Allerdings weis ich nicht, wo ich dieses Papier das letzte mal 
abgelegt hatte - kanns also nicht finden. Auserdem war es nicht ein 
Schaltregler, sondern eine Ladungspumpe für höhere Leistungen, wo das 
Timing vielleicht auch nicht ganz so kritisch ist wie bei einem 
Schaltregler.
Aber das Grundprinzip findet man eigentlich schon seit Jahren auch in 
Mosfet-Treiber-IC's für Highside Mosfets, die auf wesentlich höherem 
Spannungsniveau liegen, nur halt noch kombiniert mit dem invers 
betriebenen Mosfet.
Etwa so wie unten als Prinzip (es muß aber auch noch am Timing etwas 
gefeilt werden, um Überlappungen der Schaltphasen der T's zu vermeiden, 
was die Sache etwas komplizierter werden läßt).
Das Gate wird praktisch zw. +0,7V und -12V gegenüber Source geklemmt - 
schwimmt also schön mit Source mit. Der kleine C stellt praktisch den 
Spannungsversatz zw. Ansteurungs- und Mosfetpotential sicher.
Bei einem 0V/12V Rechteck sieht das Gate also rund 30V/42V.
Bei 42V als Ausgangsspannung ist der Effekt für den Wirkungsgrad zwar 
nicht so besonders (eigentlich weniger als 1%), aber bei niedrigeren 
Spannungen wie 12V fällt das schon eher auf. Und bei höheren Strömen 
heizt keine Schottkydiode mehr, wenn der Mosfet niederohmig genug ist.



                              P-Kanal
von Spule (an A der diode) ---D|  |S------------+-----42V (an K der 
Diode)
                               ----             |
                               |                |
                               +---|<|----|>|---
                               |    D1  Z-D2 ~ 12V (Uz höchstens so groß
                               | (schnell)       wie Upp des Gatesignal)
                               |
                             -----
                             -----   C=100n
                               |
                               |
                               |
von MAX4428 (selbe Polarität wie Ansteuerung des "normale Mosfet"

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hier mal die Bilder vom final II,als fertiger Aufbau.
Jetzt mit MC33063, wegen der niederigeren unteren Einsatztemperatur,
bei Aussenanwendung.
Der Wirkungsgrad beträgt mit den Teilen aus der Tüte,
also nicht weiter ausgesucht 94,5%. Das kann so bleiben.

@ Jens G.

liest sich interessant, sehe  bei der systembedingten unregelmäßigen
Taktung des MC34063 keine einfache Umsetzbarkeit.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Sorry habe eine Ansicht unterschlagen
kann ich das doppelte im vorigen posting irgendwie löschen?

Autor: Jens G. (jensig)
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>liest sich interessant, sehe  bei der systembedingten unregelmäßigen
>Taktung des MC34063 keine einfache Umsetzbarkeit.

sehe ich nicht so. Die unterschiedliche Taktung sollte kein Problem 
sein. Man muß nur aufpassen, daß die Transis sich mit ihrem 
Einschaltphase nicht überlappen. Man kann ja den P-Kanal beim 
Einschalten um paar 100ns verzögert einschalten lassen, und beim 
Ausschalten umgekehrt.
Für die ganz kurze Lücke zw. den Schaltphasen kann man ja die Schottky 
noch drin lassen. Sozusagen als schnelle Aushilfe im Bereich der 
Umschaltung.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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@ Jens G.

Beim Studium des Datenblatt des Treiber-ICs TPS2812P habe ich unter
Figure 48 die von dir besprochene Schaltung komplett mit Teileliste 
gefunden.

Bin gerade mit dem Treiber-IC beschäftigt,
der fliegende Aufbau ist vielversprechend.

Autor: Jens G. (jensig)
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Jo - genau. Das ist das Prinzip. Da wird auch auf das Timing 
(Verzögerungsglieder) hingewiesen.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Wie angesagt hier die Version mit dem TPS2812P von Texas Instruments.

Mit dieser Lösung ist ein Einsatz dieser Schaltung von 8-40Volt 
Eingangsspannung möglich.
Der TPS2812P verfügt über einen internen Spannungsregler, der diesen 
Bereich abdeckt, passt somit zum MC.
Vout an Pin 5/6 beträgt immer ca. 11V (RMS) und schaltet den Mosfet
sauber durch.
(Der TPS arbeitet bereits ab 6V und kann bei dieser Eingangsspannung 
direkt ohne Regler betrieben werden. Wurde von mir aber nicht getestet, 
vielleicht muss dann wieder ein N-Log Mosfet verwendet werden.)

Der MC arbeitet mit lahmen  ca. toff 5,35µs, ton 14.65µs womit der
TPS mit seinen 25ns Schaltzeit weit unter fordert ist.
Ein Kanal des Treiberbausteins kann bis zu 1nF Gatekapazität 
verarbeiten.
Da der IRFZ44N 1,7nF hat, habe ich beide Kanäle parallel verwendet.
Die von ti empfohlene Beschaltung mit den Cs ist einzuhalten.
Der IRFZ44N bleibt kalt. In der final II Schaltung wurde er dagegen 
lauwarm.
Somit kann mit dieser Variante auch ein nicht N-Log Mosfet mit geringem 
Rdson ohne Kühlkörper verwendet werden.
Der Wirkungsgrad kratzt an 97% und liegt im Bereich von 0,2A bis 0,4A 
über 96%.
Also ein breiteres Arbeitsfeld als in der Schaltung final II.
Die Masseleitung ist so wie eingezeichnet auf der Platine realisiert.
(Habe ich so auch noch nachträglich in final II geändert.)
Der Wechsel zum MC33063AP erfolgte wegen des erweiterten 
Temperaturbereichs, der bei meiner Anwendung im Außenbereich 
erforderlich ist. Die Funktion ist ja die gleiche.

Wie Giovanni Trapattoni sagte: „Ich habe fertig“.

Vielleicht kann ja ein Hinweis in der Bauteilebibliothek zum MC34063 auf 
diese Schaltungsvariante erfolgen!!?

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Sehr schön gemacht! Du könntest noch die verbleibende Diode durch einen 
MOSFET ersetzen. Gewissermaßen synchrone Gleichrichtung. Allerdings 
bräuchte man dann einen MOSFET Treiber mit Chargepump, da man ja keine 
"vollkommene" Halbbrücke hat.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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> Tim R.
>Evtl. nach dem großen Elko
>am Ausgang eine weitere Filterung setzen, Drossel und C. Snubber (R und
>C ein einem großen Package, wegen der Erwärmung) würde ich beim FET auch
>vorsehen. Auslegung eines Snubbers ist aber nicht wirklich einfach.
>Bringt für die EMV recht viel, allerdings sinkt der Wirkungsgrad.

Wie ist so ein Snubber zu dimmensionieren, und wo einzubauen?

Autor: Alea Saccari (Gast)
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ich habe  mal mit einem Empfänger das Sendespektrum abgehört.
Antenne direkt in der Schaltung:
S-meter Ausschlag und Rauschspektrum variieren Lastabhängig
in Abständen von ca. 25-40Khz Abstand.
Also z.B. 54khz, 81khz, 108hkz, usw. bis über 500khz
Die Frequenzvariation  der Störstrahlung scheint lastabhängig
zu sein.

Dann habe ich versuchsweise ein C-R an D,S gelötet 800pf/80Ohm.
Aussendungen wie zuvor jedoch stärkeres Knattern.
Variation von C und R brachten keine Verbesserung.

Die Signale werden über die Zuleitungen  zu den  LED-Clustern
weitergeleitet und strahlen ab.
Immer die Antenne direkt an den Leitungen.

Wenn sich die Antenne in ca. 1m Entfernung befindet ist im Empfänger
über dem Grundrauschen fast nichts mehr hörbar, kein S-meter Ausschlag.

Ich werde mal den in der Appl. vorgeschlagenen Tiefpass am Ausgang 
einfügen
Der hat eine Grenzfrequenz von ca. 1,5khz und sollte ausreichen um die
Störaussendungen zu unterbinden.

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Das im Datenblatt angegebene optionale Filter ist für 15,9khz ausgelegt.
Da habe ich einen Kommafehler gemacht.

Mit einem Ausgangsfilter Tiefpass aus 4μH und 220μf (f=5,37khz
und eingangsseitig einer 33μH Drossel in Verbindung mit dem Elko 470μf
(f=1,2khz) ist jetzt in 1m Abstand kein
Rauschen mehr hörbar mit der Antenne direkt an den LED-Clustern
nur noch ganz schwach, kein S-meter Ausschlag mehr.

Kann das so bleiben?

Autor: Uwe Seelmann (2bigus)
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@ Alea Saccari

Ich habe für meine Anwendung eine Eingangsspannung von ca.4 - 6V und 
brauche ca. 300mA und 20V am Ausgang würde Schaltung ohne Änderung 
funktionieren?

Autor: Alea Saccari (Gast)
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Hallo Uwe,
habe leider erst heute die Frage gesehen.

nein,
die Spannungswerte der Elkos können geringer werden,
und der Rsc und der Ct und die Induktivität müssen angepasst werden.

Wie oben gezeigt funktioniert die Schaltung nur dann optimal
mit entsprechend hohem Wirkungsgrad, wenn sie auf den Punkt optimiert 
ist.

am besten hier mal ein paar Variationen eingeben:

http://dics.voicecontrol.ro/tutorials/mc34063/

Autor: Falko J. (spacefrog)
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Hallo!

Ich bin auch gerade dabei ein Boost Converter zu entwerfen.
Ausgangspannung 30V, Eingangsspannung 8,4- 12V (3 Stück LiFePo4 in 
Serie) aber Ausgangsstrom bis zu 3A ( kurzeitig.. < 5 sek.)und 1 A auf 
dauer.  Also 90W spitze.

Meinst du deine Schaltung ist grundsätzlich dazu in der Lage? Natürlich 
mit Änderung der Strombegrenzung, einer größeren Diode? Als Spule wollte 
ich diese hier einsetzen:
http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/p...

Gruß
Falko

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Falko J. (spacefrog)

>Meinst du deine Schaltung ist grundsätzlich dazu in der Lage?

Ja, wenn gleich es bessere Schaltregler dafür gibt.

>mit Änderung der Strombegrenzung, einer größeren Diode? Als Spule wollte
>ich diese hier einsetzen:
>http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/p...

Die Website vom Herrn Walther meint, dass 12µH/12A passabel sind. Deine 
Spule hält nur 8,5A aus.

Gruß
Falk

Autor: Falko J. (spacefrog)
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Hallo Falk,
wie währe es mit dieser hier?
http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/p...

und als MOSFET den IRFR1010Z (wir müssen SMD machen und der hat einen 
kleineren ON Widerstand) Qg bei dem Mosfet ist nicht viel höher...63 
statt 48nC, da sollte doch kein Problem sein, oder?

LG
Falko

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Falko J. (spacefrog)

>wie währe es mit dieser hier?
>http://katalog.we-online.de/kataloge/eisos/media/p...

Sieht OK aus.

>und als MOSFET den IRFR1010Z (wir müssen SMD machen und der hat einen
>kleineren ON Widerstand) Qg bei dem Mosfet ist nicht viel höher...63
>statt 48nC, da sollte doch kein Problem sein, oder?

Naja, man kann alles überteiben. Wenn euer Netzteil nur 1A Dauerstrom 
bringen soll/muss, dann braucht man nicht mal ansatzweise so ein 
Großkaliber. Ein 10-15A Typ mit sagen wir 20-50mOhm reicht locker aus, 
der hat dann auch deutlich weniger Gate Charge.

MFG
Falk

Autor: Falko J. (spacefrog)
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Alles klar, Danke!

Autor: rio71 (Gast)
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hi, bin grad über die suche einer ähnlichen lösung hier gelandet..
auch wenn der fred hier schon bissl älter ist, paar anmerkungen..
danke erstmal für die tiefschürfende tätigkeiten an der schaltung.. :-)

Alea Saccari schrieb:
> Der MC arbeitet mit lahmen  ca. toff 5,35µs, ton 14.65µs womit der
> TPS mit seinen 25ns Schaltzeit weit unter fordert ist.
ist er nicht.. denn ein mosfettreiber ist auch ein impulsformer.
theoretisch kannste auch ne sinusspannung anlegen und hast am ausgang 
immer knackige rechtecke zum zackigen ein- und ausschalten des mosfets 
mit eben jenen "25ns". das ist auch der grund, warum du mit den 
mosfettreibern immer nen besseren eta bekommst. dazu kommt noch der 
niedrige ruhestrom des treibers.
übrigens auch ein vorteil, warum auch der MC34063/MC33063 gern verwendet 
wird.

apropos ruhestrom.
> MC33063_step-up_11_6-13_6_auf_42_Volt_out_TPS2812P.gif
der 1K pull-down am MC-pin2 kann durchaus größer sein... und 
wirkungsgrad generieren.. :-)
die "ankratzenden" 97% könnten fallen.. :-))
wenn Q1 leitet, fließen ca. 13 mA durch diesen widerstand, der 
timing-mässig immerhin zu 30% eingeschaltet ist.
also im schnitt 3,9 mA dauer.
der TPS ist am eingang so extrem hochohmig, das hier knapp megaohm noch 
ok wären.
doch das hauptproblem wird sein, wie "dicht" ist Q1 im gesperrten 
zustand.
müsste man mit nem oszi halt gugge, den 1K soweit vergrößern, bis die 
flanke, die der tps sehen will dahin ist.
nen stückchen tiefer bleiben als irgendwas bei 5,1 V @ 12V Vin ; 
-Threshold ; Figure 11

nochmal
> MC33063_step-up_11_6-13_6_auf_42_Volt_out_TPS2812P.gif
der 4,7 µF low-esr muss nicht unbedingt nen elko sein, nen smd keramik 
(X7R / X5R) da unten drübergelötet tuts auch, und den 100 nF kann man in 
diesem falle dann auch weglassen.
ich löte sowas immer quasi direkt oben auf das dipgehäuse drauf..

Autor: Gerd S. (alea)
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Hallo,
da hier immer noch sporadisches Interesse besteht,
möchte ich noch ein paar finale Bilder einfügen.
Die Anordnung wurde insgesamt drei mal aufgebaut und
arbeitet bis heute störungsfrei einmal in der Garage und
zweimal im Aussenbereich.

Über alles gemessen liegt die LED Lösung bei ca. 20Watt,
mit der Ausleuchtung entsprechend einer Langfeldleuchte
mit 58W Röhre, und mal angenommener Gesamtleistung
von 80Watt, ist das doch ein hervorragender Wert für was
selbstgebautes, und nur da möglich, denn so was gibt es
nicht zu kaufen.

Den Durchbruch im Schaltungsdesign brachte die getrennte
Masseleitung für die ICs und das ausspitzeln des geeigneten
Anschlusspunktes an die Hauptmasse.
Klar, alles lässt sich verbessern, nur mit Multimetern und
dem „Hirn“ der community, denke ich ist für mich die Grenze
des Machbaren erreicht.

Gruß
Gerd

Autor: Michael D. (mike0815)
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nicht schlecht, wie lange hast du da jetzt dran gesessen?
Die LED-Chips hast du abwechselnd Kalt-u.Warmweiße verwendet(wie ich mal 
vermute)?

Gruß Michael

Autor: Hans Jelt (step_up_mosfet)
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Bei meiner kleinen Deckenleuchte (sie ist an der Decke montiert und die 
LEDs strahlen zur Seite an die Wände) habe ich auch jeweils immer zwei 
kaltweiße und eine warmweiße LED verwendet.
Ich habe es zwar nicht hinbekommen dass das Licht natürlich aussieht, 
aber den Hautton sieht nicht so extrem blass (kaltweiße LED) oder 
gelb/rötlich (warmweiße LED) aus.
Es ist schon eine gute Näherung zur Halogenlampe.

Theoretisch könnten die Chinesen gleich solch eine Farbe herstellen, 
also das Phosphor gleich richtig mischen, aber scheinbar haben die dort 
kein sonderliches Interesse an dem europäischen Farbempfinden.

@ Gerd
Das bauen mit Lochstreifen-Leiterplatten mach ich auch noch, oft geht 
das schneller, aber da ich mit dem Tonertransferverfahren gute 
Ergebnisse erziele kommen die fast gar nicht mehr zum Einsatz.
Besonders wenn so viele gleiche Platinen erstellt werden müssen.

Du könntest noch Klarlack über die Schaltung (die Kupferseite) sprühen 
oder pinseln, das mach ich bei meinen Platinen immer damit sie so 
bleiben wie sie sind.

Autor: Gerd S. (alea)
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Bei der Recherche im Netz zum IRLIZ44N bin ich doch auf eine 1:1 
Adaption meiner Schaltung vom 11.02.2011 final II gestoßen,

http://images.google.de/imgres?imgurl=https://apol...

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