Hallo,
ich bin dabei ein Schaltnetzteil aufzubauen. Es ist ein Sperrwandler mit
dem Schaltregler LT3751. Das Netzteil ist ähnlich wie im Datenblatt
unter der Überschrift "300V Voltage Regulator" aufgebaut. Nur sollen es
bei meinem NT ca. 430V sein. Der Trafo ist Coilcraft GA3459-BL, der auch
von LT empfohlen wird. Eingangsspannung sind 20V.
Der Spannungsteiler am Feedback-Pin besteht aus 510kOhm und 1.5kOhm,
sodass auch 1.2V am FB abfallen und sich eine Ausgangsspannung von 410V
einstellt. Bei 20V Eingangsspannung stellen sich schon jetzt ca. 200mA
Eingangsstrom ein. 4W Eingangsleistung ohne Last?!
Lege ich nun eine Last von z.B. 15kOhm an, sodass der Laststrom einige
mA beträgt, bricht die Spannung komplett ein. Die Eingangsleistung
bleibt unverändert. Der Dutycycle ändert sich nur minimal bei Anlegen
der Last. Die Spannung am FB-Pin geht ebenfalls in die Knie und der
Regler macht sich keine Mühe entgegenzuwirken, um die 1.2V am FB zu
erreichen.
Der Strom durch die Primärseite wird vom Sense-Widerstand (hier: 50mOhm)
auf 0.106V/0.05Ohm = 2.12A (laut Datenblatt) begrenzt. Die
Schaltfrequenz beträgt 300kHz. Als Spannungsquelle dient ein
Labornetzteil (30V, 2.5A).
Vielleicht hat jemand schon seine Erfahrungen mit diesem Schaltregler
oder mit Sperrwandlern allgemein gemacht und kann mir einige Tipps
geben. Danke im Voraus.
Pin 9-12 des Trafos sind an der Quelle, Pin 1-4 am Drain des Mosfets
angeschlossen. Pin 7 ist GND und an Pin 6 befindet sich die Diode.
Sollte richtig sein.
Beim Messen am Sense-Widerstand ist mir aufgefallen, dass die Spannung,
sobald Gate auf high ist,linear ansteigt und, sobald Gate auf low ist,
die Spannung stark anfängt zu schwingen.
Wenn ich den Sense-Widerstand auf 25mOhm halbiere, kann die
Ausgangsspannung nicht immer mit 20V Eingangsspannung aufgebaut werden,
sondern muss auf 18V runter. Das Schwingen des Stromes durch die
Primärseite, sobald der Mosfet abschaltet, muss der Fehler sein. Jetzt
die Frage: Wie unterdrücke ich das?
Ich versuche es mal mit einem RC-Snubber über der Primärwicklung.
Wie sieht denn das Layout aus? Ist bei 300kHz nämlich schon sehr
wesentlich, und kann die Funktion eines Schaltreglers komplett
ruinieren.
Und was die Schwingungen angeht: Die Masse des Tastkopfes muß auf
kürzestem Wege mit der Schaltung verbunden sein, sonst siehst Du
Schwingungen noch und nöcher.
>einstellt. Bei 20V Eingangsspannung stellen sich schon jetzt ca. 200mA
Eingangsstrom ein. 4W Eingangsleistung ohne Last?!
Bei einer Schaltung, die um die 75W liefern können soll (500V und
150mA), muß das nicht unbedingt zu viel sein.
Dein Primärseitiges Netzteil ist zu schwachbrüstig. Du hast
Pin=20V*2,5A=50W. Wirkungsgrad ca. 0.7 Damit ist Pout=50W*0.7=35W. Damit
ist Ioutmax = 35W/430V=81mA.
Hab deine Daten mal bei SchmidtWalther eingegeben. Und die Simu sagt mir
bei Iout=150mA einen Iinpeak von 12A.
Rumpel schrieb:> Da das SNT klein bleiben soll, kann ich keine Reihenschaltung aus 5*100V> Elkos ranbauen.
Wie groß ist den der Cout und wie groß soll Pout sein? Hast du Figure 13
im Datenblatt beachtet?
> Da das SNT klein bleiben soll, kann ich keine Reihenschaltung aus> 5*100V Elkos ranbauen.
oO
So, nun reichts. Lass den Scheiß und frag jemanden der sich damit
auskennt. Das wird doch nie was!
Interessant ist erst mal, wie der Duty ohne Last und dann unter Last
aussieht. Dass der Regler nicht nachregelt, ist schon komisch.
Ansonsten hätte ich 'zig Stellen, an denen ich nachfragen würde.
Aber per Forum ist das wirklich nicht machbar.
Ein Beispiel wäre z.B. der 470u-Kondensator primärseitig vor dem
Trafo. Da Du mit 300kHz Schaltfrequenz arbeitest, wird der Elko
nicht viel Sinn machen. Es sein denn, Du nimmst einen
Polymer-Kondensator. Ansonsten empfehle ich Dir, dort mit Kerkos zu
arbeiten. Achte bitte darauf, dass Kerkos (auch heute noch, und auch bei
aktuellen X7R-Kerkos) eine starke Spannungsabhängigkeit haben. Nimm
worst-case mal an, halbe Spannung, halbe Kapazität.
Der Primärkondensator sollte in Richtung Sense-Widerstand gelegt werden,
so dass die primärseitige Schleife aus Kondensator, Trafo primär,
Transistor, Sense-Widerstand möglichst klein wird.
Was noch auffällt un mir fehlt ist ein wenig Filterung vom
Sense-Widerstand Richtung Regler. Normalerweise fängt man sich SO viel
Noise auf, dass die Rampe nicht mehr richtig am IC ankommt. Wir hatten
deswegen schon viel Ärger. Ein einfaches RC-Filter in Richtung IC sollte
zu Beginn reichen. Vorher bitte ausrechnen, wieviel R und C als Filter
möglich ist. So viel wie möglich, dass das Signal noch nicht kaputt ist.
R und C so nahe am IC - oder besser gesagt: Die Leitung vom Filter-R zum
IC möglichst kurz.
Ich bin ein wenig stutzig über die Spannungsfestigkeit des Transistors
geworden. Brauchen wir hier wirklich einen 200V-Typen? Muss ich selber
mal
drüber nachdenken, was passiert, wenn der Transistor öffnet.
EMV-Maßnahmen. Über der Primärseite des Trafos und über der Diode auf
der Sekundärseite Snubber-Glieder (R-C) legen. Bitte nicht die
Verlustleistung vernachlässigen. Mit einem 1206-Widerstand wirst Du
nicht auskommen.
Äh. CSN muss man wirklich an den Sense-Widerstand anbinden, nicht
einfach auf Masse legen :-) Witzig. Kannst ja mal das Delta-U zwischen
den beiden Massen messen.
Die Feedback-Widerstände müssen nahe am IC. Die Leitung von den
Feedback-Widerständen so kurz wie möglich zum IC. Die Leitung zu OUT
kann lang sein.
Wie sieht denn die Rippel-Spannung am Ausgang und Eingang aus?
C4 zu groß gewählt? Filterwirklung zu groß?
Hat das IC keine Möglichkeit zu Kompensation? Wo ist denn der
Fehlerverstärker in dem IC usw.?
Wie sieht denn das Gate des Transistors aus? Wo gehen denn die 4W im
nicht belasteten Zustand hin? Transistor oder Trafo? Ist der Trafo-Kern
für 300kHz überhaupt geeignet?
Wozu braucht der IC 4x Undervoltage Lockout - Pins?
Fragen über Fragen :-)
@ Ben
Stimmt, die Aussage von mir war dumm. Absolut.
Es hängen nun 3.3uF am Ausgang (3*160V). Die Stromschwinger sind mit
einem RC-Snubber (150Ohm und 10nF) nun auch schon fast weg.
Der Spannungabfall beläuft sich nun mit einem 100kOhm-Widerstand von
420V auf 252V.
Rumpel schrieb:> Nur sollen es>> bei meinem NT ca. 430V sein.Rumpel schrieb:> Es hängen nun 3.3uF am Ausgang (3*160V).
Hast du wirklich 3 Kondensatoren in Reihe geschaltet?
1a56klg5 schrieb:> Interessant ist erst mal, wie der Duty ohne Last und dann unter Last> aussieht. Dass der Regler nicht nachregelt, ist schon komisch.>> Ansonsten hätte ich 'zig Stellen, an denen ich nachfragen würde.> Aber per Forum ist das wirklich nicht machbar.
Vielen Dank, dass Du dir trotzdem die Mühe machst!
> Ein Beispiel wäre z.B. der 470u-Kondensator primärseitig vor dem> Trafo. Da Du mit 300kHz Schaltfrequenz arbeitest, wird der Elko> nicht viel Sinn machen. Es sein denn, Du nimmst einen> Polymer-Kondensator. Ansonsten empfehle ich Dir, dort mit Kerkos zu> arbeiten. Achte bitte darauf, dass Kerkos (auch heute noch, und auch bei> aktuellen X7R-Kerkos) eine starke Spannungsabhängigkeit haben. Nimm> worst-case mal an, halbe Spannung, halbe Kapazität.> Der Primärkondensator sollte in Richtung Sense-Widerstand gelegt werden,> so dass die primärseitige Schleife aus Kondensator, Trafo primär,> Transistor, Sense-Widerstand möglichst klein wird.
Stimmt, ich benutzte tatsächlich einen 470u-Elko.
> Was noch auffällt un mir fehlt ist ein wenig Filterung vom> Sense-Widerstand Richtung Regler. Normalerweise fängt man sich SO viel> Noise auf, dass die Rampe nicht mehr richtig am IC ankommt. Wir hatten> deswegen schon viel Ärger. Ein einfaches RC-Filter in Richtung IC sollte> zu Beginn reichen. Vorher bitte ausrechnen, wieviel R und C als Filter> möglich ist. So viel wie möglich, dass das Signal noch nicht kaputt ist.> R und C so nahe am IC - oder besser gesagt: Die Leitung vom Filter-R zum> IC möglichst kurz.
Meinst Du vom CSP-Pin zum Sense-Widerstand?
> Ich bin ein wenig stutzig über die Spannungsfestigkeit des Transistors> geworden. Brauchen wir hier wirklich einen 200V-Typen? Muss ich selber> mal> drüber nachdenken, was passiert, wenn der Transistor öffnet.
Der Mosfet ist etwas überdimensioniert. Vds liegt zwischen 60V und 70V.
> EMV-Maßnahmen. Über der Primärseite des Trafos und über der Diode auf> der Sekundärseite Snubber-Glieder (R-C) legen. Bitte nicht die> Verlustleistung vernachlässigen. Mit einem 1206-Widerstand wirst Du> nicht auskommen.
Über der Primärseite habe ich einen Snubber, der aus einem
150Ohm-Widerstand und einem 10nF-Kondensator besteht. Wie berechnet man
den Snubber über Diode im Sekundärkreis und was soll er bewirken?
> Äh. CSN muss man wirklich an den Sense-Widerstand anbinden, nicht> einfach auf Masse legen :-) Witzig. Kannst ja mal das Delta-U zwischen> den beiden Massen messen.
Das wird bei mir einer der Fehlerquellen sein. Ich habe CSN tatsächlich
auf Masse gelegt.
> Die Feedback-Widerstände müssen nahe am IC. Die Leitung von den> Feedback-Widerständen so kurz wie möglich zum IC. Die Leitung zu OUT> kann lang sein.
Im Layout sind sie ganz nah dran am IC. Aber die Leitung von dem
Anschluss zum FB-Widerstand ist wohl etwas zu lang.
> Wie sieht denn die Rippel-Spannung am Ausgang und Eingang aus?
Rippel am Ausgang von 2V.
> C4 zu groß gewählt? Filterwirklung zu groß?>> Hat das IC keine Möglichkeit zu Kompensation? Wo ist denn der> Fehlerverstärker in dem IC usw.?>> Wie sieht denn das Gate des Transistors aus? Wo gehen denn die 4W im> nicht belasteten Zustand hin? Transistor oder Trafo? Ist der Trafo-Kern> für 300kHz überhaupt geeignet?
Der Trafo wird von LT empfohlen. Spannung am Gate ist 13V. Dutycylce ist
unbelastet bei 35%. Belastet mit 100kOhm: 44%. Ausgangspannung ist
belastet nur noch 120V beim Einschalten. Die Schaltrequenz nimmt mit der
Zeit ab (Spannungsverlauf "zieht" sich am Oszi "auseinander") und die
Spannung fällt ebenfalls.
> Wozu braucht der IC 4x Undervoltage Lockout - Pins?
Overvoltage und Undervoltage jeweils für Vin und Vtrans. Bei mir liegen
Vtrans und Vin an einer Quelle.
> Fragen über Fragen :-)
Peer schrieb:> Hast du wirklich 3 Kondensatoren in Reihe geschaltet?
Ja zu Testzwecken. :(
Es sind die größten Elkos mit der höchsten Spannungsbelastbarkeit, die
ich gerade zur Zeit da habe. Ich muss mir noch gescheite kaufen.
Rumpel schrieb:> Ja zu Testzwecken. :(
Na, das will ich mal glauben ;-).
Was soll das NT eigentlich versorgen? Ist das nur so ein Bastelprojekt
oder soll das verkauft werden?
Die Diode die gerade drin ist hat sogar eine Rückstellzeit von 1.5us und
die Diode aus dem Datenblatt vom IC hat nur eine von 75ns. Danke für den
Tipp, Pete K.!
Der Sense-Widerstand ist nun 12.5mOhm. Dadurch fällt die Spannung nun
von 423V auf 420V bei 2W Ausgangsleistung. Eingangsleistung beträgt
dabei 20V*0.8A= 16W. Mieser Wirkungsgrad. Wird der Wirkungsgrad durch
die schnelleren Dioden besser?
Rumpel schrieb:> Wird der Wirkungsgrad durch die schnelleren Dioden besser?Rumpel schrieb:> dass die Diode im Sekundärkreis geraucht hat
Daraus kannst Du etwa abschätzen, was die Diode verheizt und wie stark
sie den Wirkungsgrad versaut.
Ein Flyback Design taugt wenig. Ich wuerd ein Gegentaktdesign empfehlen.
Siehe LT1683 Datenblatt. Ich hab damit ein Schaltnetzteil fuer 350V aus
12-24V gebaut.
Das Problem war, dass der Sense-Widerstand zu groß war mit 50mOhm.
Dadurch war das NT auf der Primärseite zu "schwachbrüstig" (Peer).
Danach wurde ein 12.5mOhm Widerstand eingebaut. Die Diode auf der
Sekundärseite wurde dann aber so heiß, dass das Zinn geschmolzen ist.
Dies war ein Indiz dafür, dass die Diode zu langsam ist (reverse
recovery time von 1500ns bei einer Schaltfrequenz von 300kHz!). Jetzt
funktioniert es mit einer 75ns schnellen Diode.
LOL!! Hätte ich gleich schreiben sollen daß ich die Diode unter Verdacht
habe. Aber wer bitte soll denn glauben, daß jemand eine 1N400x in einem
300kHz Schaltregler zu verwendet? Wenn man das schreibt kommt als
nächstes ein Kommentar wieviel Dummheit ich dem TE denn unterstellen
möchte...
Schaltung.png
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