Hallo,
ich habe hier eine kleine Schaltung mit einem Step-Down und einem
Linear-Regler hintereinander. Es is so, dass der Step-Down meistens
abschaltet, sobald der LDO sich zuschaltet. Das ganze hängt von der
Größe der Kapazität C1 ab. Mache ich sie kleiner startet er immer
erfolgreich, erhöhe ich sie funktioniert es nie. Mir ist klar, dass die
Spannung am Ausgang des Step-Down zunächst, wie auf den Bildern zu
sehen, einbricht (hier um ca. 25%, da 47µF/(47µF+150µF)=25%), doch gibt
der Step-Down dann in einigen Fällen wohl auf und schaltet mehr oder
weniger ab. Im Datenblatt konnte ich keine Erklärung dafür finden.
Hat jemand eine Idee wie ich dieses Problem beheben kann ohne den
Kondensator C1 kleiner zu machen?
Kurz zur Erläuterung der Bilder:
Kanal 1 = +15V
Kanal 3 = LSP13
Kanal 4 = +10V
Serien-LC über R5 und C über R2. Zeitkonstanten je nach Schaltfrequenz.
Ich würde bei ein paar µs anfangen.
Vor allem zweiteres verschlechtert dir zwar die Regeleigenschaften, aber
der Linearregler hat ja eh ein gutes CMRRR...
Wie sieht denn das Layout aus? Welche C, L und D wurden verwendet?
Nachtrag: Der Ausgang vom Schaltregler hat ja gut und gerne 200mV
Ripple. Da stimmt also ziemlich sicher schon etwas nicht.
Michael .. schrieb:> evtl greift ja der überstrom Schutz vom schaltregler
Mag sein, aber beim Einschalten muss er ja auch die 150uF erstmal voll
pumpen, warum schafft er das dann später im Betrieb nicht mal bei 47uF?
oder hat er dann da engere Grenzen, weil er schon stabil läuft, also
drückt quasi beim Starten nen Auge zu?
hinz schrieb:> Layout?
Ist im Anhang. Habe nur das wesentliche geschickt, da das ganze in einer
größeren Schaltung verbaut ist. Der 47uF sitzt auf einem Steckmodul was
man in den Sockel steckt, der oben zu sehen ist.
Michael H. schrieb:> Nachtrag: Der Ausgang vom Schaltregler hat ja gut und gerne 200mV> Ripple. Da stimmt also ziemlich sicher schon etwas nicht.
Wo siehst du das? Beim zuschalten des LDO? Klar bricht das da zusammen,
denke aber das meinst du nicht...
Fabian S. schrieb:> Der 47uF sitzt auf einem Steckmodul was> man in den Sockel steckt, der oben zu sehen ist.
Ziemlich weit weg vom Regler. Ist denn C12 bestückt? Im Schaltplan
fehlet der ja.
Hmm, der C am Vin scheint mir da etwas sehr klein zu sein. Im DB wird
auch ausdrücklich darauf hingewiesen das er mindestens 4µ7 haben soll
und X5R oder X7R Material, plus ggf. noch einen zusätzlichen
Bulk-Capacitor.
Dann sieht das Layout nicht gut aus. Der Eingang zum Spannungsteiler für
Vsense liegt da zwischen Induktivität und Ausgangs-C. Dann ist der
Ausgangs-C auch noch "vor" der Induktivität platziert. Du gehst hier den
Weg Regler -> C -> Vsense -> L -> LDO, was ich für bedenklich halte.
Richtig wäre Regler -> L -> C -> Vsense -> LDO. Schliesslich soll der
Regler ja die Ausgangsspannung regeln, die die angeschlossene Schaltung
sieht, und nicht irgendwas das grad in der nähe des Induktors ist. Der
wird sich da reichlich Signalmüll einfangen und so den Dienst zu recht
verweigern.
Im Datenblatt ist ein Beispiel-Layout angegeben. Ebeso Beispiel-Werte
für die C's und L. Warum diese nicht auch als Vorlage für die eigene
Schaltung verwenden?
Grüße,
Chris
Christian Klippel schrieb:> Layout
Da fällt mir noch auf, dass du die Last an die Spule und nicht an den
Ausgangselko angeschlossen hast (auf den ja geregelt wird). Und C6/C11
sind viel zu weit weg, als dass sie für den Schaltregler noch irgendwie
von Bedeutung wären...
Im Beispielayout im DB ist der Feedback explizit auf der Lastseite
jenseits von der Spule und dem Ausgangselko angeschlossen.
Zum Thema Schaltreglerlayout der Dauerbrenner:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Such mal deine Stromkreise und zeichne sie ein...
Christian Klippel schrieb:> Im Datenblatt ist ein Beispiel-Layout angegeben. Ebeso Beispiel-Werte> für die C's und L. Warum diese nicht auch als Vorlage für die eigene> Schaltung verwenden?
Also das Layout ist so gut es ging aus dem Datanblatt kopiert. Die
stellen sich da die Spule leider sehr klein vor, keine Ahnuna wo man
solche Bauteile her bekommt :D
Die Werte habe ich aus dem SwitcherPro von TI entnommen. Und soweit ich
das geprüft habe stimmt das auch alles nach den Formeln die im
Datenblatt stehen.
Christian Klippel schrieb:> Dann ist der Ausgangs-C auch noch "vor" der Induktivität platziert.
Also das verstehe ich nun garnicht. Am Ausgang des Regler ist in Reihe
die Spule und dann erst der C. So wie sich das gehört. Gut, ich greife
den Ausgang zwar hinter dem L und nicht am C ab, aber ist das so ein
großer Unterschid über die paar mm Leiterbahn, dass der sich desshalb
gleich abschaltet?
Hat noch jemand einen Vorschalg wie ich das Problem lösen kann ohne 6
große Platinen neu bauen, bestellen und bestücken zu müssen?
Probier mal, einen dicken Elko (100uF) direkt an die Pins 1+3 vom LDO
anzulöten. Dmit könnte der sich seinen Anlaufstrom lokal holen, und
braucht nicht den Schaltregler dafür...
Fabian S. schrieb:> Also das Layout ist so gut es ging aus dem Datanblatt kopiert. Die> stellen sich da die Spule leider sehr klein vor, keine Ahnuna wo man> solche Bauteile her bekommt :D
schau mal bei coilcraft und würth.
Lothar Miller schrieb:> Probier mal, einen dicken Elko (100uF) direkt an die Pins 1+3 vom LDO> anzulöten.
Einwand: Was auf dem Ausschnitt vielleicht nicht so gut zu erkennen ist,
ich habe getrennte Massen für Analog und Digitalteil. Der Pin 3 sitzt
auf der Analogmasse, da ich dort ne glatte Spannung brauche (desshalb
die Step-Down und LDO Kombi). Wenn ich da nun nen C rein setze schaffe
ich mir doch ne kapazitive Kopplung des verseuchten Signals aus dem
Step-Down und der Analog-Masse, was sicher nicht von Vorteil ist.
und mich würde eigentlich interessieren warum der Step-Down abschaltet.
Der größere Kondensator mag sicher eine Lösung sein, jedoch ist das
Modul was man da oben drauf steck quasi variabel und ich kann nicht
garantieren dass da nicht auch mal eins rein kommt mit nem 220uF drauf
und schon funktioniert das ganze nicht mehr.
Thomas Klima schrieb:> schau mal bei coilcraft und würth.
Hab ich, da gibts zwar kleinere also die, die ich verwendet habe (so
7x7mm groß) aber sicher nichts was so klein ist wie im Layout des DB.
Das Teil ist ja deutlich kleiner als der IC.
Fabian S. schrieb:> Also das Layout ist so gut es ging aus dem Datanblatt kopiert.
Sorry, aber wenn ich dein Layout mit dem Beispiel im DB vergleiche, dann
ist das einfach nicht wahr.
> Die> stellen sich da die Spule leider sehr klein vor, keine Ahnuna wo man> solche Bauteile her bekommt :D
Bei Bauteillieferanten. Und selbst wenn die verwendete Induktivität eine
größere Bauform hat, so kann man dennoch die gleiche Anordnung der Teile
wie im Beispiel-Layout realisieren.
> Die Werte habe ich aus dem SwitcherPro von TI entnommen. Und soweit ich> das geprüft habe stimmt das auch alles nach den Formeln die im> Datenblatt stehen.
Das mag ja alles sein. Aber sie weisen trotzdem explizit auf mindestens
4µ7 an Vin hin. Das wird schon seinen Grund haben.
> Also das verstehe ich nun garnicht. Am Ausgang des Regler ist in Reihe> die Spule und dann erst der C. So wie sich das gehört. Gut, ich greife> den Ausgang zwar hinter dem L und nicht am C ab, aber ist das so ein> großer Unterschid über die paar mm Leiterbahn, dass der sich desshalb> gleich abschaltet?
Ja, das macht einen erheblichen Unterschied. Strom fließt dort wo er
fließen muss, der interresiert sich nicht dafür was Du denkst. Die
Induktivität wird geschaltet, also fließt dort auch ein hoher Strom. Das
führt logischerweise zu Spannungsschwankungen an den angeschlossenen
Leiterbahnen in unmittelbarer Nähe. Nun greifst Du aber genau an dieser
Stelle die Vsense ab. Also ist diese einfach nicht sauber, und
entspricht auch garnicht der gewünschten Ausgangsspannung nach einem
Ausgangs-C. Daher unter anderem der viel zu hohe Ripple.
Dann hast Du die Last, also den LDO, ebenfalls an diesem Punkt
angeschlossen, also beim L, nur halt "auf der anderen Seite" des L. Der
sieht dann natürlich auch wieder zum großteil nur Dreck. Der Ausgangs-C
liegt nun aber "hinten", von der Last aus gesehen, nach dem L. Wie
denkst Du wird der Strom nun fließen? Aus dem L zum C zurück zum L und
weiter in die Last? Also einmal im Kreis herum, nur weil da grad
irgendwie Kupfer ist? Oder vom L zur Last? Er nimmt den kürzesten Weg,
ganz einfach.
Und zwischendrin auf diesem Weg liegt dann auch noch irgendwo der
Abgriff für Vsense. Wie soll der Regler denn da ordentlich arbeiten?
Oder mal so gesagt: Wo greifst Du für einen Drehzahlmesser im Auto ab?
Am Motor, oder am Rad? Sind doch nur ein paar cm Stahl zwischen Rad und
Motor.....
>> Hat noch jemand einen Vorschalg wie ich das Problem lösen kann ohne 6> große Platinen neu bauen, bestellen und bestücken zu müssen?
Mit etwas Frickelei, ja. C5 zwischen L und LDO setzen. Zur Not die Masse
dort halt über einen dicken (!) Draht zur Regler führen, wenn keine
passende in de Nähe ist. Den Abgriff für Vsense dann zwischen den C und
den LDO machen. Den Eingans-C wie im DB gefordert auf mind. 4µ7 erhöhen.
Das ist natürlich bei weitem nicht optimal, aber zumindest geringfügig
besser als das, was jetzt vorhanden ist.
Grüße,
Chris
Fabian S. schrieb:> Einwand: Was auf dem Ausschnitt vielleicht nicht so gut zu erkennen ist,> ich habe getrennte Massen für Analog und Digitalteil.
Ach, deshalb das Rumgemurkse mit den C6 und C11... :-o
Das verkompliziert die Sache, statt sie zu vereinfachen!
Es macht keinen Sinn, getrennte Mssen zu haben, wenn man die selbe
Versorgung hat. Dir ist das Wort Stromkreis mit Betonung auf Kreis
ein Begriff? Wenn aus dem Digital-Schaltregler mit Bezug auf die
Digital-Masse ein Strom in den Analog-LDO fließt, wohin wird der wohl
weiterfließen?
> Der Pin 3 sitzt auf der Analogmasse, da ich dort ne glatte Spannung> brauche (desshalb die Step-Down und LDO Kombi). Wenn ich da nun nen C> rein setze schaffe ich mir doch ne kapazitive Kopplung
Eine Kopplung hast du dir schon mit dem LDO geschaffen. Denn so ein IC
ist kein Isolator, der Potential trennt. Für hohe Frequenzen ist so ein
LDO sogar ein simpler Durchgang.
> Wenn ich da nun nen C> rein setze schaffe ich mir doch ne kapazitive Kopplung
Wie denn?
Ich ordne mal mental diesen Kondensator dem LDO zu. Dann weiß der
Kondensator nichts vom einem Schaltregler und stellt seine ganze
Arbeitskraft dem LDO zur Verfügung. Was ist daran schlecht?
Sieh dir mal die Beispiele an, wo solche "getrennten Massen" auftauchen:
dort sind meistens 2 oder mehr Netzteile am werken, von denen dann die
"Massen" verbunden werden...
Kurz: wie willst du denn die Massen ausseinanderhalten, wenn die
zugehörige Spannung aus der selben Quelle kommt?
Christian Klippel schrieb:> Strom fließt dort wo er fließen muss
Nicht mal müssen muss er.
Er hat es viel schöner: er fließt dahin, wo er will... ;-)
Hi Christian,
habe quasi deine Vorschläge mal umgesetzt (bevor ich deinen Beitrag
gelesen habe). Sprich die Umverdrahtung um den L/C. Bild im Anhang.
Ergebnis: Es hat NICHTS verändert. Und ja, ich habe einen richtig dicken
Draht genommen. Versuche es nun nochmal mit nem 4u7 am Eingang bzw löte
einfach noch nen 2u2 drauf, glaube ich habe keinen 4u7 da.
@Lothar
Joa irgendwie hast du Recht. Ich hatte da son AppNote von TI wars glaube
ich wo das auch so gemacht war. Also der Step Down voll auf der
Digitalmasse und der LDO wird dann mit dem Ausgang des Step-Down
versorgt, ist aber an die Analogmasse angeschlossen.
Ich wüsste aber auch nicht wie ich es besser machen sollte. Den
Step-Down mit auf die Analogmasse zu tun ist ja vollkommener Mist oder?
Dein Ausgangs-C hat dem Anschein nach einen viel zu großen ESR. Daher
und wegen der falschen Platzierung des Feedback-Glieds der große Ripple.
Den Ripple hab ich von hier abgeschätzt:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/134311/tek00001.png
Ich nehme an, dass die Strombegrenzung des Schaltreglers greift.
Die Strombegrenzung kommt bei typ. 1.5A Spitzenstrom (1.2 - 1.8A) peak.
Nun sieht der Schalter im TPS5410 den mittleren Ausgangsstrom plus den
überlagerten Stromripple.
In dem Moment in dem dein "FastTransientResponse 1A" LDO (2A
Strombegrenzung) eingeschaltet wird, versucht der sofort seinen
Ausgangskondensator zu laden. Dies verursacht am TPS5410 ebenfalls einen
erhöhten Ausgangsstrom, so dass dieser sehr wahrscheinlich abschaltet.
Die 10uF keramisch haben einen guten ESR sind wertmäßig wahrscheinlich
zu klein, der 150uF Elko hat selbst als LowESR Typ noch ein ganz
ordentliches ESR. Dadurch verursacht das Anlaufen des LDO eine starke
Spannungseinbruch und der Schaltregler meint noch schnell dagegen regeln
zu müssen.
Die typische Applikationsschaltung für 15V in und 12V out schlägt eine
68uH Induktivität vor, Du hast die Hälfte des Wertes womit sich dein
Stromripple auch verdoppelt. Zudem ist dort ein 47uF Tantal Kondensator
eingezeichnet.
Mein Vorschlag ist:
Erhöhe die Pufferkapazität am Ausgang des Schaltreglers mit
Keramikkondensatoren und/oder LowESR Elkos.
Erhöhe die Induktivität des Schaltreglers auf 68uH.
Nicht wirklich das was ich im Sinn hatte, aber Egal.
Mir fällt auch grad noch etwas anders auf. Die Masse am Eingang zum
Regler. Die geht also so zuerst auf den Ausgangs-C, dann zum Regler-Pin,
und dann zum Eingans-C. Auweia.
Die leitung zu Vsense sollte natürlich auch weit weg vom L sein. Alles
was da einstreut geht direkt in die Regelung. Nicht umsonst regen die im
DB an diese Leitung ggf. auf die Unterseite der Platine zu legen, wenn
mann nicht direkt unter dem Ausgangs-C durch will.
Achja, und was für ein C ist da bei Dir am Ausgang überhaupt? Normaler
Elko, oder doch hoffentlich ein Low-ESR?
Anbei mal ein Bild. Am Eingang der grüne Rahmen -> massive Verbindung
zur Eingangs-Masse. C5 auf der Position weg, und nach dem L einfügen.
Von dort dann die Elko-Masse zum Regler führen. Eingang zum
Vsense-Teiler dann ebenfalls beim Ausgangs-C anschließen. Dabei
möglichst weit vom L weg mit de Leitung, diese aber auch nicht unnötig
lang machen. Vielleicht einfach ein 0.6mm Loch und per Draht unten lang
führen. Vorausgesetzt du hast da auch eine Groundplane, die das L
zumindest ansatzweise abschirmen könnte zu der Leitung hin. Ist halt
fraglich ob das so wirklich noch zu retten ist.
Ist halt echt schwierig, da das Layout an sich einfach verhunzt ist in
dem Bereich. Da hättest Du wirklich lieber das Beispiel-Layout nehmen
sollen.
Zum Vergleich: Ich habe bisher noch kein solches Problem wie Du gehabt.
Auch ich habe teilweise Module nach den Schaltreglern die dann zusammen
auf einige tausend µF an Kapatitäten kommen. Plus Linearregler
dazwischen, und und und. Allerdings halte ich mich auch an bewährte
Konzepte beim Layout, und trickse nur in Notfällen. Dann aber mit
reichlich Via's im Layout um z.B. unterbrochene Massen auf einer Seite
mit der Masse der anderen Seite zu brücken. Oder "Hochstrom" führende
Leitungen einen Lagenwechsel machen zu lassen. Aber halt wirklich nur
dann wenn es sich wirklich nicht vermeiden lässt. Bei Dir ist aber
reichlich Platz im Layout frei. Daher verstehe ich wirklich nicht wie
dieser Murks bei rauskommen kann, im Vergleich zum Beispiel-Layout.
Schaltregler sind zwar etwas komplizierter zu handhaben als normale
Linearregler, sie sind aber auch kein Hexenwerk.
Und wenn der LDO auf einer anderen Masse liegt, wo hast Du beide Massen
den zusammgeführt? Sinnvoll wäre es nämlich schon das eben bei den
Reglern zu machen in diesem Fall.
Getrennte Massen sind immer etwas schwierig, wenn man da nicht richtig
aufpasst hat man mehr Probleme als mit einer einzelnen Masse. Irgendwie
müssen die Ströme ja wieder dahin zurück, wo sie herkommen. Und
letztendlich kommt alles aus der selben Zuleitung bei Dir hier, also
können die Massen auch direkt bei den Reglern zusammen sein.
Grüße,
Chris
Lothar Miller schrieb:> Christian Klippel schrieb:>> Strom fließt dort wo er fließen muss> Nicht mal müssen muss er.> Er hat es viel schöner: er fließt dahin, wo er will... ;-)
Stimmt natürlich.
Man könnte jetzt auch sagen er "muss" dort fließen, aus Sicht des
Anwenders, weil er dort fließen "will" ;-D
Grüße,
Chris
Michael O. schrieb:>>Mache einen Widerstand vor den LDO... ;-)> Besser noch eine Spule
Nein, ich habe das ernst gemeint: wenn sowieso Leistung im LDO verbraten
werden soll, dann kann auch ein Serienwiderstand seinen Teil dazu
beitragen. Denn es geht jetzt ja mal darum, diese Prototypen zum Laufen
zu bekommen. Das Redesign kann dann die ganzen Anregungen hier
aufgreifen...
Danke Lothar, so sehe ich das auch.
Ich habe gerade nochmal die Induktivität durch eine mit 100uH ersetzt,
da ich die gerade da hatte, jedoch ohne Erfolg. Der Ausgang sieht immer
noch genauso aus.
Was den Widerstand angeht. Ich muss damit rechnen, dass dort bis zu
250mA fließen sollen. Der Step-Down macht eine Ausgangsspannug von
11,3V, der LDO eine von 10,25V. Wenn ich bedenke, dass der LDO ca. 0,3V
Abfall benötigt bleiben 0,75V die ich verheizen darf. Auf Grund von
Toleranzen sag ich mal 0,5V. Also, R = U/I = 0,5V/0,25A = 2 Ohm. P =
U^2/R = 0,5^2/2,2W = 0,114W. Das sollte ein 0805 gerade so theoretisch
noch überleben. Da ich keine 250mA ziehen werde passt das schon ;)
Also aufs ans Werk oder gibts Einwände?
So, das bringt auch nicht direkt was. Also mit nem 47uF auf dem
Steckmodul bricht die Spannung herbe ein und fängt sich dann wieder.
Allerdings klappt das auch nicht immer.
Mich wundert hier gar nichts.
Merke 1: man steckt nicht einen entladenen C an einen geladenen.
Gerade bei LoEsr fließen da gleich mal kurzzeitig dutzende bis hunderte
Ampere, die auch ein entsprechendes Magnetfeld erzeugen und die
Potentiale verschieben.
Baue eine Strombegrenzung an den StepDown-Ausgang, im einfachsten Fall
einen R oder einen NTC oder ein L.
Oder einen Fet, der nicht voll durchgesteuert ist und somit als
Strombegrenzer arbeitet.
Merke 2: auf einer Platine läßt man so viel Cu wie möglich (außer unter
der Spule). Auch der Wärme wegen.
eProfi schrieb:> Baue eine Strombegrenzung an den StepDown-Ausgang, im einfachsten Fall> einen R oder einen NTC oder ein L.
Joa das mit dem R hat ja nun nichts gebracht...
Gibt mehr oder weniger positive Nachrichten...eher weniger.
Habe gerade nochmal das Datenblatt des LDO studiert und da ist mir
aufgefallen dass der am Ausgang sowieso nur bis maximal 10uF treiben
darf. Für mich bleiben daher eigentlich nur zwei Möglichkeiten: Ich
beschränke die gesamte Kapazität hinter dem LDO auf 10uF was dann die
Probleme mit dem Step-Down löst oder ich bau das alles neu mit nem
anderen LDO und dann kann ich auch gleich das Design des Step-Down
korrigieren. Was unterm Strich bedeutet, dass das Thema hier erstmal vom
Tisch ist.
Ich bedanke mich daher bei euch alle für eure Mühen recht herzlich.
Werde mir das hier beim nächsten Aufbau eines Step-Downs auf jeden Fall
nochmal durchlesen ;)
Fabian S. schrieb:> Habe gerade nochmal das Datenblatt des LDO studiert und da ist mir> aufgefallen dass der am Ausgang sowieso nur bis maximal 10uF treiben> darf.
Hmmm... das Studium solltest du nochmal wiederholen, der braucht
mindestens 10uF:
1
A minimum output capacitor of 10 µF with an ESR of 3 Ω or less
2
is recommended to prevent oscillations.
Wenn der Kondensator zu groß wird, wird schlimmstenfalls die Regelung
langsamer (logisch, weil ja mehr Kapazität umgeladen werden muss):
1
Larger values of output capacitance can decrease the peak deviations and
2
provide improved transient response for larger load current changes.
Fabian S. schrieb:> Joa das mit dem R hat ja nun nichts gebracht...
Kurios... :-/
Kann mir jemand verraten (also logisch nachvollziebar) warum beim
SwitcherPro (Berechnungsprogramm von TI für die Step-Down Regler) die
Induktivität kleiner wird wenn ich einen höheren maximal Strom angebe?
Hattet ihr nicht gesagt ich solle wegen dem höheren Strom die
Induktivität größer machen?
Fabian S. schrieb:> SwitcherPro (Berechnungsprogramm von TI für die Step-Down Regler) die> Induktivität kleiner wird wenn ich einen höheren maximal Strom angebe?
Damit bei gleichbleibender Schaltfrequenz die Stromanstiegszeit höher
ist, und so mehr Strom geladen werden kann...
Fabian S. schrieb:> Aha, bedeutet das nicht, dass ich die Induktivität eher kleiner machen> müsste damit er mit dem Zuschalten des Kondensators klar kommt?
Wenn die Induktivität zu klein ist, dann steigt der Strom zu schnell an.
Dir passiert hier offenbar sowas, denn man sieht in den Oszi-Bildern
genau, wie der Wandler immer zu starten versucht (Hiccup: 20ms), es aber
nicht schafft, weil sofort die Strombegrenzung wieder eingreift (hier
kann durchaus auch wieder das Layout mit reinspielen, weil der Wandler
meint, einen Überstrom zu sehen. Mach doch einfach zum Test die
Induktivität doppelt so groß...
Mhh irgendwie finde ich bei Farnell keine passende Spule in dem Gehäuse.
Wie viel DC-Widerstad darf die denn haben? Habe mich jetzt an das
gehalten was SwitcherPro mir sagt, also 0,19Ohm.
Hallo,
ich habe nochmal einen interessanten Test gemacht: Und zwar habe ich
parallel zu dem C5 nochmal einen 220uF gelötet (war ein Tantal) und das
führt dazu, dass der Regler garnicht mehr an geht. Hat nur diese kurzen
Peaks alle 20ms. Ich kann mir nicht vorstellen, dass das nur am Layout
liegt.
Michael H. schrieb:> Kann es sein, dass du einen 16V keramischen C am Eingang benutzt?> Der hat bei 15V vllt noch die Häfte seiner Nennkapazität. Pack da mal 5> davon drauf.
...
Dann versuche doch mal dich dem Problem systematisch zu nähern.
Zunächst einmal muss doch der Schaltregler allein funktionieren.
Da in deinem Fall keine Last angehängt ist (vor Linearreglerstart) und
dann bei Start des Reglers (Lastsprung) der Wandler ausgeht, versuche
doch mal diesen Fall mit einem zuschaltbaren Widerstand zu testen.
Apropos:
Welche Phasenreserve hat denn die Simulation mit SwitcherCAD ergeben?
Ich habe den Eindruck, dass die zu klein ist.
Mit deinem Scope solltest Du mal die Spannung des Schaltausgangs und die
Ausgangsspannung gemeinsam bei einer Transiente messen.
Wann soll ich den Widerstand denn zuschalten? Mit oder ohne
Linear-Regler drauf? (Der ist im Moment runter gelötet)
SwitcherPro Ergebnisse sind im Anhang, hoffe du meintest das.
Was meinst du mit "einer Transiente"? Ich soll vor und hinter der Spule
mit zwei Tastköpfen den Startvorgang aufnehmen?
Dein Stepdown läuft nominell im Leerlauf.
In dem kurzen Moment in dem der Linearregler startet wird, ensteht ein
sprunghafter Einbruch der Ausgangsspannung die der Schaltregler
kompensieren will. Läuft dieser für sich nicht stabil (Regelkreis mit zu
geringer Phasenreserve) kann es zu allen möglichen Effekten kommen.
Da der Stepdown aber zusätzlich über einen Überstromschutz verfügt,
greift dieser wahrscheinlich recht schnell.
Mit einer größeren Induktivität hätte dieses Verhalten nicht auftreten
sollen.
Ich meine: Teste den Schaltregler alleine durch.
Klemm eine Last an und schau ob er stabil läuft.
Messe die Antwort auf einen Lastsprung (10% => 50%) indem du einen
Widerstand als Grundlast und einen zweiten im Betrieb zu / abschaltest.
Miss die Spannung am Ausgang des Schalters.
Es gibt Hinweise, dass der Regler nicht stabil arbeitet.
(Schau dir auch mal die "Loop" response an.)
In deinem Diagramm steht: 60° Phasenreserve gefordert, 44° erreicht -
das kann schon zu wenig sein. Dann hast du "irgendwelche" Kondensatoren
und Spulen gewählt die etwas andere Parameter als in der Simulation
haben.
Im Datenblatt ist eine Schaltung für ein Kompensationsnetzwerk für die
Feedbackschleife inklusive Rechenvorschrift dargestellt (Seite 14 ff.).
Hier gibt es auch noch einen Application Report für die Verwendung vol
Elkos / Keramik Kondensatoren mit dem Regler:
http://www.ti.com/lit/an/slva237c/slva237c.pdf
Hi,
ich habe erstmal die Komensationsschaltung ausprobiert und bin damit
nicht ganz zu frieden. Das ist eher schimmer als besser geworden, wie im
Anhang zu sehen. Kanal 1 ist der 15V Eingang des Step-Down und Kanal 2
ist der Ausgang ohne Last, nicht einmal der Linear-Regler hängt dran.
Fabian S. schrieb:> ich habe erstmal die Komensationsschaltung ausprobiert und bin damit> nicht ganz zu frieden.
Hast Du die neu für deine Bauteilwerte ausgelegt?
Fabian S. schrieb:> Das ist eher schimmer als besser geworden, wie im> Anhang zu sehen. Kanal 1 ist der 15V Eingang des Step-Down und Kanal 2> ist der Ausgang ohne Last, nicht einmal der Linear-Regler hängt dran.
Man sieht dass der Schaltregler nur für einen ganz kurzen Moment
arbeitet, den Kondensator etwas mehr auflädt und dann wieder 20ms wegen
Überstrom abschaltet.
Ich denke du bist deinem Problem sehr gut auf der Spur.
Miss doch bitte mal zusätzlich dein Schaltsignal und zoom an die Stelle
rund um das Abschalten hinen.
Hmmm.. der TPS5410 ist eigentlich sehr unproblematisch. Ich würde den
Ausgang (ohne LDO) mal mit so 0,5..1A belasten. Dabei muß der Regler
normal arbeiten. Falls das der Fall ist, liegt dein Problem beim LDO
bzw. dessen Beschaltung.
Grüsse
Michael O. schrieb:> Hast Du die neu für deine Bauteilwerte ausgelegt?
Jap, klaro.
Michael O. schrieb:> Miss doch bitte mal zusätzlich dein Schaltsignal und zoom an die Stelle> rund um das Abschalten hinen.
Das ist ne gute Idee, werde ich mal machen, denke aber erst morgen.
Gebhard Raich schrieb:> Falls das der Fall ist, liegt dein Problem beim LDO> bzw. dessen Beschaltung.
Er Funktioniert ja ohne LDO nicht mal mehr richtig, wie man am
vorherigen Bild sehen kann.
Hab das doch nochmal eben gemacht ;)
Kanal 1: 15V Versorgung vor Step-Down
Kanal 2: Hinter Spule, am Kondensator
Kanal 3: Vor Spule, Ausgang Step-Down
Ich Sehe da nun keinen Grund warum er abschalten sollte.
Das ganze ist nun wieder ohne Kompensationsnetz gemessen und mit einem
zweiten C am Ausgang von 150uF. Soll ich das auch nochmal mit dem
Kompensationsnetz machen?
Fällt mir nur noch ein:
EN Eingang hart setzen
TPS5410 tauschen
Das muß doch funktionieren! Ich hab schon viele von den Dingern verbaut
und hatte selbst bei schlechtestem Aufbau auf Lochraster noch nie
Probleme.
Grüsse
Das mit dem EN Eingang werde ich morgen nochmal probieren.
Der TPS selbst denke ich ist nicht das Problem, da ich hier 6 identische
Boards rumliegen habe die alle das gleiche Problem haben.
>EN Eingang hart setzen
NEIIIIIIIIIN !!! Der geht nur bis 7V in den Maximum Ratings.
Hatte mal den EN bei einem TPS5420 mit dem Eingang an 12V. Resultat war,
dass die Referenz höher war und das Ding immer ein paar Hundert
Millivolt zuviel ausgegeben hat.
Also dann lass ich das mit dem EN-Pin...
Gerade ist der neue Kondensator gekommen mit 28mOhm statt 34mOhm, ich
konnte jedoch keinen Unterschied feststellen. Ich hoffe dass heute oder
morgen noch die neue Spule kommt mit 68uH.
Joa nur wird der DC-Innenwiderstand dann halt doppelt so groß...habe
sonst auch noch ne 100er mit mehr DC-Widerstand. Vielleicht sollte ich
das nochmal mit der versuchen.
Hmm... eine wirkliche Verbesserung hat das nun nicht gebracht. Selbst
wenn ich beim Start direkt einen zusätzlichen Kondensator von 150uF
anschließe, startet der Step-Down nicht korrekt.
Ich habe nochmal überlegt wegen dem Überstromschutz des Step-Down. Ich
weiß zwar nicht genau wie er den misst, aber mal angenommen ich habe am
Ausgang 300uF, die der Regler im Normalfall in 8ms läd, fließen dort
nach Adam Riese ca. 413mA. Da ist doch eigentlich noch genug Reserve
nach oben.
Und noch was: Auf dem Board sind noch zwei weitere Step-Downs (auch
TPS5410) die auf 5V und 3,3V runter setzen sollen. Wenn ich dort beim
Start einen großen Kondensator direkt anschließe funktioniert alles ganz
normal. Schalte ich ihm im laufenden Betrieb zu bricht die Spannung
zusammen, der Step-Down resetet (wartet die 20ms) und beginnt dann den
Ladevorgang so wie es im Datenblatt steht, also er läd die Cs innerhalb
von 8ms voll auf. Aller funktioniert einwandfrei, bis halt auf den Reset
aber ich denke den wird man nicht vermeiden können.
Gibt es zufällig einen Pin-kompatiblen Step-Down der nicht so
empfindlich ist oder einfach langsamer startet, damit die Kondensatoren
langsamer geladen werden?
Tada! Tatsache, es gibt noch den TPS5420 und TPS5430. Der 30er hat
leider nen PowerPad und passt desshalb nicht, der TPS5420 passt aber.
Mit Glück löst das mein Problem :)
Fabian S. schrieb:> Ich Sehe da nun keinen Grund warum er abschalten sollte.
Du schaust ja auch nur die Spannung an und nicht den Strom durch die
Drossel.
Wenn der Schaltregler zu dynamisch versucht den Ausgangskondensator
auzuladen, dann spricht seine interne Strombegrenzung an.
Ein Mehr an Kapazität ist eher kontraproduktiv.
Genauso begünstigt ein niedrigerer ESR die Schwingneigung der Regelung.
Michael O. schrieb:> Wenn der Schaltregler zu dynamisch versucht den Ausgangskondensator> auzuladen, dann spricht seine interne Strombegrenzung an.
Desshalb sage ich ja auch, dass ich nicht genau weiß wie er den Strom
misst, mag ja sein, dass er das vorher noch durch nen Tiefpass jagt, was
ja eigentlich sinnvoller wäre.
Und da ich mir inzwsichen relativ sicher bin, dass es die
Strombegrenzung ist (was ja hier auch der allgemeine Tenor zu sein
scheint) dann könnte ein Step-Down mit mehr Dampf Abhilfe schaffen ;) Er
ist auf jeden Fall schon gesampled ;)
Fabian S. schrieb:> Desshalb sage ich ja auch, dass ich nicht genau weiß wie er den Strom> misst, mag ja sein, dass er das vorher noch durch nen Tiefpass jagt, was> ja eigentlich sinnvoller wäre.
Wie er es macht steht im DB (sihe unten).
Tiefpass macht keinen Sinn, da je ein einmaliger Überstrom den Schalter
bereits zerstören würde. Ein Tiefpass verlangsamt die Reaktionszeit nur.
Er blendet jedenfalls einen kurzen Zeitbereich nach den Schaltvorgängen
aus.
Overcurrent Liming
Overcurrent limiting is implemented by sensing the drain-to-source
voltage across the high-side MOSFET. The
drain to source voltage is then compared to a voltage level representing
the overcurrent threshold limit. If the
drain-to-source voltage exceeds the overcurrent threshold limit, the
overcurrent indicator is set true. The system
will ignore the overcurrent indicator for the leading edge blanking time
at the beginning of each cycle to avoid any
turn-on noise glitches.
Once overcurrent indicator is set true, overcurrent limiting is
triggered. The high-side MOSFET is turned off for
the rest of the cycle after a propagation delay. The overcurrent
limiting scheme is called cycle-by-cycle current
limiting.
Sometimes under serious overload conditions such as short-circuit, the
overcurrent runaway may still happen
when using cycle-by-cycle current limiting. A second mode of current
limiting is used, i.e. hiccup mode
overcurrent limiting. During hiccup mode overcurrent limiting, the
voltage reference is grounded and the high-side
MOSFET is turned off for the hiccup time. Once the hiccup time duration
is complete, the regulator restarts under
control of the slow start circuit.
Danke für die Auklärung! Dann kann es natürlich gut sein, dass er
bereits abschaltet wenn da nur 400mA fließen. Was dann ja aber die
Theorie, dass der TPS5420 das problem löst eher noch bestärkt.
So, gute Neuigkeiten: Der TPS5420 hat das Problem gelöst. Entweder weil
er einfach mehr Strom liefern kann oder weil die anderen Chips beim
Backen kaput gegangen sind. Danke für eure Hilfe!
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