Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik LT1615, Spannungsspitze beim Einschalten


von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

Ich hoffe mal ihr könnt mir bei meinem Anfängerproblem helfen :)

Ich habe mir mit einem ATmega8 und ein paar Sensoren sowie einem RFM12 
Modul einen drahtlosen Sensor gebaut.
Das ganze funktionierte einwandfrei, doch bin ich jetzt auf die Idee 
gekommen meine Stromversorgung etwas effizienter zu machen.

Bis jetzt hatte ich einen lm317 verwendet (auf 3.3V), allerdings stören 
mich die paar mA Eigenverbrauch.

Jetzt hab ich beim Restpostenhändler um die Ecke günstig ein paar lt1615 
bekommen, und mir die '2-Cell to 3.3V Boost Converter' Schaltung aus dem 
Datenblatt nachgebaut.

Damit funktioniert aber leider gleich mal gar nichts mehr so wies soll. 
Beim herumdebuggen ist mir aufgefallen dass ich einen ziemlichen 
Spannungspeak (7V und mehr) habe wenn ich meine Batterien anschließe. 
Danach schaut das ganze allerdings wieder ziemlich stabil aus (<10mV 
ripple).

Jetzt bin ich mal ziemlich ratlos (und besorgt, einige meiner Sensoren 
sind nicht mal 5V tolerant).

Ich habe die Schaltung des lt1615 genau nach Datenblatt gebaut. 
Verwendete Bauteile waren auch Kerkos / eine schnelle Schottky Diode wie 
im Datenblatt angegeben.

Das Letzte was ich noch versucht habe war den Spannungsteiler von 
1M/604k auf in Summe <100k abzuändern, hat aber leider auch nichts 
geändert :(

-> Kann mir irgend jemand bitte erklären was hier los sein könnte? Die 
7V Spitze kann ich mir nämlich mit meinem geringen Anfängerwissen leider 
gar nicht erklären.

mfg Philip

von Ralph W. (ralph_w16)


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Hallo,
ist auch der Eingangskondensator dabei?
Der ist wirklich ultra wichtig!
Bitte um Rückmeldung. Danke und viel Erfolg.

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

Ja, genau wie im Datenblatt. 4.7uF am Eingang, 22uF am Ausgang und 4.7pF 
am Spannungsteiler. Alle 3 sind (Vielschicht)Kerkos.

mfg Philip

von MaWin (Gast)


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Noch einer mit overshoot, muss an Weihnachten liegen.

Die 4.7pF im Datenblatt sollen so was verhindern, sollen störende 
Kapazitäen überbuttern.

Ganz allgemein sind die Bauteilwerte sehr extrem,
4.7uH sagt, daß schon kleine Streuinduktivitäten releventen
Einfluss auf die Schaltung haben,
4p7 sagt daß schon kleine Kapazitäten Einfluss auf die Schaltung haben,
1M sagt daß schon kleine Streukapazitäten Einfluss auf die Schaltung 
haben, nicht ohne Grund schreibt der Hersteller, mit welchen Bauteilen 
sie ihre Daten erreicht haben - die haben sicher länger nach den 
passenden Bauteilen gesucht.

Es liegt also vermutlich an deinem Aufbau, im Datenblatt fehler leider 
ein Layout.

Ich hätte auch erst mal den Spannungsteiler niederohmiger gemacht, aber 
wenn das so gar nichts bringt, liegt es vielleicht an der GND Verbindung 
(viel Strom durch den Schalttransistor beim Aufladen des Ausgangselkos 
macht viel Spannungsabfall am GND Pin und verschiebt damit den Nullpunkt 
des Feedback Netzwerks).

von Ralph W. (ralph_w16)


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was noch wichtig ist Kondis mit geringen ESR verwenden!

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

MaWin schrieb:

> Noch einer mit overshoot, muss an Weihnachten liegen.
>
> Die 4.7pF im Datenblatt sollen so was verhindern, sollen störende
> Kapazitäen überbuttern.

Ohne die 4.7pF hab ich auch wesentlich mehr Ripple. Hatte die zuerst 
nicht drin, allerdings dann beim 'finalen' Aufbau schon.

> Ganz allgemein sind die Bauteilwerte sehr extrem,
> 4.7uH sagt, daß schon kleine Streuinduktivitäten releventen
> Einfluss auf die Schaltung haben,

Hmm, könnte es dann an der Wahl (wirkliche Wahl hatte ich nicht, hab 
genommen was in meiner Teilekiste war) der Induktivität liegen?
Ich hatte nur eine 4.7uH Drossel in Widerstandsbauform.

> 4p7 sagt daß schon kleine Kapazitäten Einfluss auf die Schaltung haben,
> 1M sagt daß schon kleine Streukapazitäten Einfluss auf die Schaltung
> haben, nicht ohne Grund schreibt der Hersteller, mit welchen Bauteilen
> sie ihre Daten erreicht haben - die haben sicher länger nach den
> passenden Bauteilen gesucht.

Genau deswegen hab ich auch direkt mal versucht den Spannungsteiler 
niederohmiger zu machen. Hat mir den Ripple gesenkt, allerdings ist die 
Spannungsspitze noch immer da.

> Es liegt also vermutlich an deinem Aufbau, im Datenblatt fehler leider
> ein Layout.

Zuerst hab ich das ganze auf einem Breadboard aufgebaut, allerdings hab 
ich mir jetzt schon eine 'schönere' Schaltung gelötet. Ich glaub ich 
werde mir mal ein paar PCB ätzen lassen und es damit probieren.

> Ich hätte auch erst mal den Spannungsteiler niederohmiger gemacht, aber
> wenn das so gar nichts bringt, liegt es vielleicht an der GND Verbindung
> (viel Strom durch den Schalttransistor beim Aufladen des Ausgangselkos
> macht viel Spannungsabfall am GND Pin und verschiebt damit den Nullpunkt
> des Feedback Netzwerks).

Also am Ausgang ist ein Kerko und kein Elko (im Datenblatt wird extra 
low esr gefordert). Ich habe jetzt mal testweise noch einen 100uF Elko 
parallel dazugehängt. -> Die Spitze wird fast gleich hoch, dauert aber 
wesentlich länger an.

Hat jemand sonst vielleicht eine gute Alternative zum lt1615? Ich würde 
einfach gerne idiotensicher (möchte nichts kaputt machen) aus 1 oder 2 
AA 3.3V machen. Den lt1615 habe ich nur genommen weil ich ein paar 
spottbillig (<50ct) gekriegt habe und er zumindest in der 1M/604k 
Variante quasi null Ruhestrom hat.

mfg Philip

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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Hi,

schau dir als Alternative evt. mal den MCP1640 an (gibt es auch bei 
Reichelt). Ich kann allerdings nichts zur Qualität der gelieferten 
Spannung sagen (kein Oszi).

von Dietrich L. (dietrichl)


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Hast Du, wie MaWin schon schrieb, auch die GND-Verbindungen beachtet? 
Zumindest der untere Widerstand des Spannungsteilers sollte direkt an 
das IC angeschlossen sein. Und des Ausgangselko sollte zumindest mit 
einem dicken Draht auch an diesen GND gehen. Und natürlich alles so kurz 
wie möglich.

Gruß Dietrich

von ...-. (Gast)


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MAX1759, MAX 1595

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

'Versucht' hab ich das schon, allerdings ist das ganze sicherlich nicht 
optimal geworden. Ich verwende hier 2 sot23 Adapter (einmal für den 
lt1615 und dann für die 2 Kondensatoren (der 4.7pF ist ein 
Durchsteckbauteil) und hab die mit dem Rest auf einer 
Streifenrasterplatine verlötet. D.h. ich hab auf jeden Fall 3 Lötstellen 
zwischen GND vom Spannungsteiler und GND vom IC.

Ich werde mich wohl jetzt vor KiCAD setzen und mir eine kleine 
Adapterplatine bauen, das kann fast nur besser werden :)

Danke für die Hilfe / Ratschläge!

mfg

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

...-. schrieb:
> MAX1759, MAX 1595

Also am MAX1759 schreckt mich irgendwie der Preis ab, zumindest in den 
Stückzahlen die ich brauche (ca 5) sind die doch ganz schön teuer.

Und der MAX 1595 hat einen Ruhestrom von fast 250uA, das ist mir für 
meine Batterieanwendung eigentlich viel zuviel. Da braucht mein ATmega 
ja viel weniger :)

Die MCP1640 Familie schaut aber wieder interessant aus, nur werden die 
ja mehr oder weniger gleich beschalten / funktionieren wie mein lt1615. 
Ich fürchte ja da werde ich auch in die gleichen Fallen laufen oder?


mfg

von Jiro (Gast)


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Könnte man vileicht ne z-diode benutzen um die spannungsspitze zu 
begrenzen ?

von ...-. (Gast)


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NCP1400 bei rs-online knapp über 1 Euro

von Purzel H. (hacky)


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>und hab die mit dem Rest auf einer Streifenrasterplatine verlötet.

Der LT1615 ist jetzt eher nicht etwas fuer eine Streifeleiterplatine. 
Ich wuwrd auch sagen : es kann nur besser werden.

von Helmut S. (helmuts)


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Dieser Überschwinger hat nichts mit dem Regler LT1615 zu tun. Der 
Überschwinger entsteht auch dann, wenn du den Regler herausnimmst.
Ursache:
Durch das abrupte Anlegen der Eingangsspannung steigt der Strom durch 
die Spule wegen dem Lastkondensator auf einen viel höheren Wert als es 
die Last erfordert. Dadurch entsteht dann eine Überspannung am Ausgang.
1/2*L*I^2 = 1/2*C*U^2

Wenn man ein paar hundert uF Kapazität zusätzlich an den Ausgang 
anschließt, dann sollte das Problem behoben sein.

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,

Helmut S. schrieb:

> Wenn man ein paar hundert uF Kapazität zusätzlich an den Ausgang
> anschließt, dann sollte das Problem behoben sein.

Richtig seltsam, aber genau das Gegenteil ist der Fall in meiner 
Schaltung.
Die Spitze direkt nach dem Einschalten liegt noch immer bei 7V, 
allerdings dauert es jetzt wesentlich länger bis sie wieder auf 3.3V 
abgefallen ist (und dann bleibt die Spannung auch konstant).

Irgendwo ist da der Wurm drin ...

mfg Philip

von Arc N. (arc)


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Philip L. schrieb:
> Hi,
>
> ...-. schrieb:
>> MAX1759, MAX 1595
>
> Also am MAX1759 schreckt mich irgendwie der Preis ab, zumindest in den
> Stückzahlen die ich brauche (ca 5) sind die doch ganz schön teuer.
>
> Und der MAX 1595 hat einen Ruhestrom von fast 250uA, das ist mir für
> meine Batterieanwendung eigentlich viel zuviel. Da braucht mein ATmega
> ja viel weniger :)

Schon das Diagramm neben dem 2 Cell to 3.3 V Aufbau und den Zusatz bei 
Quiescent Current (not switching) im Datenblatt des LT1615 gesehen?
Wenn's eine Ladungspumpe sein darf: u.a. TPS60204/205, TPS60210, 
LTC3221, LTC3240,  MCP1256/7/8/9

von Helmut S. (helmuts)


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Im Anhang hab ich mal mit 22u, 100u und 470u simuliert. Die Kurve ohne 
Überschwinger ist die mit 470uF. Probier mal 1000uF parallel 22uF.

Hat deine Spule wirklich nur 4,7uH bis max. 10uH?

von MaWin (Gast)


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> Wenn's eine Ladungspumpe sein darf

Warum Rückschritte,
bloss weil man den Stand der Technik nicht beherrscht ?

Aber Helmut S. deutet in die richtige Richtung:
Einfach 0.33 Ohm Serienwiderstand an die 3V Quelle,
verhindert den Überschwinger der ohne Last auftritt.

von Helmut S. (helmuts)


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@MaWin
Ich bin echt überrascht wie gut das bereits mit 0,33Ohm Serienwiderstand 
wird. Mit etwas mehr Ohm ist es dann schon super.

von Philip L. (nomenquis)


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Hi,
Arc Net schrieb:

> Schon das Diagramm neben dem 2 Cell to 3.3 V Aufbau und den Zusatz bei
> Quiescent Current (not switching) im Datenblatt des LT1615 gesehen?

Ich weisz leider nicht worauf du raus willst. Ich würde das so 
interpretieren dass ich einen Ruhestrom von max 30uA hab.

Der schlechte Wirkungsgrad ist mir auf der anderen Seite ziemlich egal. 
Alle 5 Minuten wacht mein uC mal auf und macht ein paar Messungen. Die 
restliche Zeit ist er im PowerDown mode und wartet auf den Watchdog. 
Alles andere ist da ausgeschaltet, Funkmodul, Sensoren et al.

Wenn ich im Schnitt bei <150 uA bin wäre das schon mehr als gut genug 
für mich :)

Helmut S. schrieb:

> Im Anhang hab ich mal mit 22u, 100u und 470u simuliert. Die Kurve ohne
> Überschwinger ist die mit 470uF. Probier mal 1000uF parallel 22uF.

Werde ich machen, ich habe es jetzt nur mit ca 300uF probiert, groeszere 
Elkos hab ich leider gerade keine zuhause.

> Hat deine Spule wirklich nur 4,7uH bis max. 10uH?

Hab leider gerade keinen Aufbau um das zu messen. Allerdings stimmen 
sowohl die Farbcodierung als auch der Wert den ich mir damals auf das 
Band aus dem ich sie genommen habe drauf geschrieben hab.

MaWin schrieb:

> Aber Helmut S. deutet in die richtige Richtung:
> Einfach 0.33 Ohm Serienwiderstand an die 3V Quelle,
> verhindert den Überschwinger der ohne Last auftritt.

Werde ich gleich mal probieren.


mfg Philip

von Philip L. (nomenquis)


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Philip L. schrieb:

> MaWin schrieb:
>
>> Aber Helmut S. deutet in die richtige Richtung:
>> Einfach 0.33 Ohm Serienwiderstand an die 3V Quelle,
>> verhindert den Überschwinger der ohne Last auftritt.
>
> Werde ich gleich mal probieren.

Hatte nur 1.3 Ohm da, mit diesem in Serie an meiner Batterie hat sich 
irgendwie gar nichts geändert :(

Nach wie vor >7V beim einschalten.

Ich schätze / fürchte ja wirklich MaWin hat recht und ich hab einfach 
ein grundsätzliches Problem mit dem Aufbau. Ich werde wirklich mal eine 
simple Platine ätzen gehen und schauen ob das besser wird :)

mfg Philip

von Arc N. (arc)


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MaWin schrieb:
>> Wenn's eine Ladungspumpe sein darf
>
> Warum Rückschritte,
> bloss weil man den Stand der Technik nicht beherrscht ?

Siehe Hinweis auf das Diagramm im Datenblatt...
Die Effizienz ist bei den Lasten ("Alle 5 Minuten wacht mein uC mal auf 
und macht ein paar Messungen. Die restliche Zeit ist er im PowerDown 
mode und wartet auf den Watchdog. Alles andere ist da ausgeschaltet, 
Funkmodul, Sensoren et al.") sowieso grottenschlecht
ein TPS60210 oder MCP1256/57 hat für sowas Snooze/Sleep und die 
Effizienz liegt beim TPS60210 in dieser Anwendung über der des LT
Warum also mehr und größere Bauteile?

von Philip L. (nomenquis)


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Philip L. schrieb:
> Ich schätze / fürchte ja wirklich MaWin hat recht und ich hab einfach
> ein grundsätzliches Problem mit dem Aufbau. Ich werde wirklich mal eine
> simple Platine ätzen gehen und schauen ob das besser wird :)

Hi,

ich wollt nur mal ne Rückmeldung geben.

Ich habe mir jetzt ein PCB designed und bauen lassen, das mit smd 
Komponenten bestückt und jetzt funktioniert alles / das meiste so wie 
ich es mir erwartet habe.

Also ich habe jetzt auch keine Einschaltspitze mehr, sogar ohne 
irgendwelche Elkos (habe nur den 22uF Kerko).

MaWins Theorie wäre damit bestätigt, vielen Dank für die Hilfe / 
Ratschläge :)


mfg Philip

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