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Hallo, ich habe hier ein kleines Boost Netzteil aufgebaut, um 19V für ein TabletPC aus 12V zu erhalten. Es kommt ein LM2587 in einfacher Boostschaltung zum Einsatz (wie Bild 39 im PDF) . Da ich nicht allzuviel Platz in der Höhe habe, habe ich den empfohlenen 1000µ Elko gegen 4x220µ ausgetauscht, eine 100µH/3A Spule und eine 5A Schottkydiode alles in SMD Bauform. Laden des Tablets funktioniert, der Betrieb mit geladenen Akku am Netzteil klappt ebenfalls, nur Betreiben UND Laden klappt nicht. Das sind ca 2A und ab ca 1,2 A spricht wohl die interne Schutzschaltung des LM an. Angegeben ist er mit möglichen 5A. Ausreichend gekühlt ist er ebenfalls (auch wenn das lt PDF micht notwendig wäre). Designmässig ist mein Board m.E. OK (müsste ich heute abend einstellen, wenn es gebracht wird), ausser dass die Feedbackwiderstände ca 2cm vom IC entfernt sind. Mir stellt sich jetzt die Frage, wie ich dem Regler mehr Strom abluchsen kann? Spule kleiner/grösser, Elkos höhere Kapazität, oder? Stepdown habe ich schon zig gebaut - das ist mein erster StepUp ;-) -PDF für LM2587: http://www.reichelt.de/index.html?;ACTION=7;LA=3;O...
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Andreas Just schrieb: > Es kommt ein LM2587 in einfacher > Boostschaltung zum Einsatz (wie Bild 39 im PDF) . Interessanter wäre da eher Dein eigener Schaltplan. :-) Gruss Harald
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Ja - ich weiss, reiche ich heute abend nach. Habe ich leider vergessen mitzunehmen ;-) Andreas
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LM2587Adj.png
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So - hier ist nun das Schaltbild und das Layout - ich habe ein paar Bauelemente weggenommen - links sitzt noch ein Relais, eine Entstörung, eine Diode, eine SUB-D Buchse und ein paar Lötpads, da die 12V auch für eine zweite Platine (5V/2A) benötigt werden. Der LM2587 ist in eine schmale Aluleiste gewickelt, um von allen Seiten Kühlung zu bekommen (die Massefläche ist nicht gerade gross) - und diese Leiste ist am Gehäuse (ein Aluminium U-Profil) verschraubt.
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> Angegeben ist er mit möglichen 5A.
Wie soll er das machen, wenn deine Spule nur 3A kenn ?
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Ich will ja nur zumindest 2-3A haben. Die 5A benötige ich nicht. Im Betrieb fliessen knapp 1A (wenn der Akku geladen ist). Beim reinen Laden bei ausgeschalteten Rechner sind es ca 800mA, aber mit leeren Akku booten und dabei den Akku laden, klappt nicht (und genau das bräuchte ich*) - wären dann wohl so an die 2A. * Soll eine Dockingstation für ein rugged Tablet (Motion CL910) am Motorrad werden - abends im Zelt den Akku evtl leer nudeln und tagsüber Einsatz als Navi und dabei den Akku wieder laden. Leider rennt das Tablet nicht mit 12V - ab 16V rührt sich erst was.
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> Ich will ja nur zumindest 2-3A haben. Die 5A benötige ich nicht.
Wie kommst du darauf?
3A bei 19V sind wieviel A bei 12V?
Und wenn der Regler erst über 5A begrenzt, beispielsweise beim Aufladen
des Ausgangselkos, was nützt dann eine 3A Spule?
Wenn du wirklich nur 3A Bauteile einsetzen willst, dann kaufe auch einen
3A Regler (der aber nicht mal 2A liefern wird).
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100µ/5A in SMD habe ich nicht gefunden (Platzproblem), aber dafür habe ich mich nun doch nochmal in die Thematik etwas eingelesen und hoffe es 'wieder' (ist schon über 30 Jahre her und Spulen mochte ich nie ;-) zumindest grob verstanden zu haben: Die Höhe der Induktivität ist wohl in erster Linie für die Höhe der Ausgangspannung relevant? Eine kleinere Induktivität, aber mit dickeren Draht besser für den Ausgangstrom? Ich bin davon ausgegangen, dass der Strom "durchfliesst", aber da ist ja eher falsch - der Strom muss ja 'erzeugt' werden. Mit einer 33µ/5A Spule könnte es also evtl klappen? Sonst wickle ich mit dickeren Draht halt soviele Windungen auf den Kern, wie mechanisch passen. Andreas
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Andreas Just schrieb: > Eine kleinere Induktivität, aber mit dickeren > Draht besser für den Ausgangstrom? Der Strom muss nicht nur durch den Draht, sondern des Magnetfeld auch noch in den Kern.
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> 100µ/5A in SMD habe ich nicht gefunden (Platzproblem) Das ist kein Grund mal eben auf ein untaugliches Bauelement auszuweichen. > Die Höhe der Induktivität ist wohl in erster Linie für die Höhe der > Ausgangspannung relevant? Nein. > Mit einer 33µ/5A Spule könnte es also evtl klappen? Nein. Grösserer Stromripple, grösserer Strom, 10A, schafft der Regler nicht.
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Ich habe nun die 33µ/5A Spule eingebaut und damit funktioniert es - selbst, wenn der Rechner massiv beschäftigt wird. Was mich allerdings wundert ist, dass der LM2587 mit 5A angegeben wird, aber in der Switcher Made Simple Software (das Prog stürzte ständig ab) nur mit max 2A berechenbar ist. Ich habe auch keine 5A Lösung im Netz gefunden (abgesehen von den Anpreisungen der Chinaplatinenversender). Das IC bleibt übrigens jetzt auch kalt, d.h. die 100µ waren einfach viel zu gross. Ich werde das nächste Mal, wenn etwas neues ansteht nicht einfach eine Beispielapplikationen abwandeln, sondern es gleich richtig machen. Danke für den Input... Da ich plane zum nächsten Jahr (die Preise müssen erstmal etwas in den Keller ;-) ein Toughpad mit i5 einzusetzen werde ich dann wohl den LM3478 wählen.
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> d.h. die 100µ waren einfach viel zu gross.
Nein, die ist in Sättigung gegangen, deine kleinere Spule offenbar viel
überbelastbarer, der Stromripple nun allerdings erheblich grösser.
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Autor:
Lothar Miller
(lkmiller)
(Moderator)
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Andreas Just schrieb: > Ich habe nun die 33µ/5A Spule eingebaut und damit funktioniert es Ich möchte mit diesem Design keine EMV Messung machen müssen... Andreas Just schrieb: > hier ist nun das Schaltbild und das Layout - Du hast beim "Layout" offensichtlich nicht beachtet, dass der C1 direkt zum Schaltregler gehört. Such mal deine drei Stromkreise (Laden/Freilauf/Recovery) und zeichne sie ein: http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layo...
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Andreas Just schrieb: > Ich habe nun die 33µ/5A Spule eingebaut und damit funktioniert es - > selbst, wenn der Rechner massiv beschäftigt wird. Was mich allerdings > wundert ist, dass der LM2587 mit 5A angegeben wird, aber in der Switcher > Made Simple Software (das Prog stürzte ständig ab) nur mit max 2A > berechenbar ist. Du musst beachten: Switch Current ist nicht gleich Output Current. In manchen Datenblättern stehen die Formeln zum Berechnen vom Output-Current dabei, hier leider nicht. Jedoch wird es in einem anderen TI Paper erklärt: http://www.ti.com/lit/an/slva372b/slva372b.pdf Ich habe es mal nachgerechnet (siehe Anhang) und du kommst auf max. 2A am Ausgang mit 33uH und einem I_switch = 5A. Mit 100uH schaffst du 2.37A, jedoch hat deine Spule keine 100uH bei 5A switch current sondern vermutlich nur noch 10uH oder so (sie ist ja sogar nur für 3A Switch Current! ausgelegt, siehe Datenblatt der Spule) > Ich habe auch keine 5A Lösung im Netz gefunden (abgesehen von den > Anpreisungen der Chinaplatinenversender). Das IC bleibt übrigens jetzt > auch kalt, d.h. die 100µ waren einfach viel zu gross. Ich werde das > nächste Mal, wenn etwas neues ansteht nicht einfach eine > Beispielapplikationen abwandeln, sondern es gleich richtig machen. Danke > für den Input... Also die 100uH waren nicht zu groß, die Spule packt keine 5A, was sie aber muss. Und wie schon gesagt, das 5A in der Spule bedeutet nicht 5A am Ausgang, siehe Paper und Rechnung. Willst du mehr musst du einen anderen IC wählen oder zwei parallel schalten: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.t...
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> Nein, die ist in Sättigung gegangen, deine kleinere Spule offenbar viel > überbelastbarer, der Stromripple nun allerdings erheblich grösser. Der Zusammenhang ist mir im Datenblatt zum LM3478 ein bischen klarer geworden (Das PDF zum LM2587 ist da etwas arg verschwiegen). Deswegen wurde wohl das IC auch recht heiss. Im Moment läuft der Rechner mit einem Video in Endlosschleife, Videoumwandlungen im Batch, sowie einem Stresstest im Dauerbetrieb seit knapp 10Stunden und die Temperatur im geschlossenen Gehäuse liegt bei ca 50°C. Ich will es heute noch im Backofen bei 50° Temperatur testen (letztes Jahr hatten wir auf Tour über 3 Wochen öfter mal über 40° und da ist mir ein gekauftes Ladegerät für das damalige Notebook im Tankrucksack verreckt - bin nun etwas sensibilisiert ;-) > Du hast beim "Layout" offensichtlich nicht beachtet, dass der C1 direkt > zum Schaltregler gehört. Such mal deine drei Stromkreise > (Laden/Freilauf/Recovery) und zeichne sie ein: Ich habe den eher als Puffer für UBat gesehen :-( Danke für den Link - den hatte ich schonmal vor langer Zeit gesehen. Meine StepDownWandler sind in der Hinsicht besser layoutet, aber das 'blöde' Relais und die Sub-D Buchse sind ist leider so unförmig, dass ich rechts nicht mehr unterbringen konnte. Über dem freien Bereich ganz rechts sitzt die Platine mit dem Docking Connector. > Ich möchte mit diesem Design keine EMV Messung machen müssen... Die Schaltung ist komplett im Metallgehäuse vorne über dem Cockpit eines Motorrads und nur aktiv, wenn Zündung an UND das Tablet eingesetzt ist. Ich glaube nicht, dass das irgendwen/irgendwas stört. Im gleichen Gehäuse sitzt ein 4fach USB-HUB und die angeschlossene USB-Peripherie funktioniert ebenfalls problemlos - es werden auch die USB2 typischen Datenraten für externe Festplatten erreicht. > Willst du mehr musst du einen anderen IC wählen oder zwei parallel > schalten: Thanx für diese und die anderen Infos, aber das ist platzmässig leider nicht drin, aber eine Idee für die DockingStation für zu Hause. Der LM2587 in SMD ist bei reichelt derzeit im Abverkauf - und ich hatte mir noch 5 zusätzlich bestellt. Für das nächste Tablet (geplant ist das neue Toughpad mit i5 Prozessor, aber erst, wenn die Preise sich etwas normalisiert haben :-) werde ich wohl den LM3478 einsetzen, hab aber noch keine Bezugsquelle? Wird aber frühestens nächsten Winter akut. Nun habe ich viel getippt und eben nochmal den Strom direkt am Tablet gemessen. Es sind 1,9A bei 19,4V unter Stress. Danke nochmal allen Inputgebern Andreas
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Noch was zu deinem Layout, also wie du schon drauf hingewiesen wurdest, ist es nicht sonderlich geeignet. - Der Eingangskondensator ist zu weit weg und wenn ich die Bauform anschaue, vermutlich zu klein bzgl. der Spannung. Zudem ist ein Elektrolyt eher ungeeignet für solche Aufgaben als Eingangskondensator. Der Wandler braucht eine hohe Kapazität, daher würde ich auf Elektrolyt nicht verzichten, aber mit einem parallelen großzügig dimensionierten Keramik erweitern (geh bei der Spannung mindestens!! auf das doppelte, eher das dreifache, nimm nur X7R oder X5R), der dann die hohen Ströme abhalten kann, was der Elektrolyt auf Dauer nicht kann. - Die hochohmige Sense-Leitung läuft entlang der hochfrequenten Switch Leitung (um die Diode rum), - Der GND ist nicht sinnvoll sondern zusammenhangslos über lange Leitungen geroutet (siehe Datenblatt Fig. 44 und beschreibenden Text. In Fig. 44 sind die Drähte absichtlich Sternartig mit GND beschalten und auch unterschiedlich Fett (Signal vs. Power), wie vermutlich auch im Artikel von Lothar beschrieben wird), - Deine Kühlung ist nicht-existent: Im Datenblatt kannst du die Verlustleistung berechnen, ca. 1W. Diese 1W werden bei dir aber nirgends abgeführt außer durch das Gehäuse des IC selber. Deine Leiterplatte führt das Kupfer unter dem IC nicht raus, kein Kühlkörper, nichts. Am besten wäres es wenn du es mit dem Gehäuse verbindest, sodass die Gehäuse-Innentemperatur nicht so stark ansteigt und die Temperaturempfindlichen Elektrolytkondensatoren mit der Zeit tötet. Vermutlich läuft dein IC auch sehr heiß, da er eben die Wärme nirgends abführen kann (schau dir einmal an wie 1W LEDs gekühlt werden und vergleiche es mal mit deiner 'Kühlung'). Du hast zwar einen beschränkten Platz, aber die hälfte der Platine ist ungenutzt. Ich weiß es nicht, aber hättest du es nicht besser lösen können, wenn du die ganze Schaltung um 90 Grad im Uhrzeigersinn gedreht hättest und auf der linken Seite die Spule und Eingangskondensator, dicht rechts vom IC die Feedback Widerstände etc., oberhalb des IC die Diode, sowie rechts neben der Diode und Widerstände die Ausgangskondensatoren? Dann wäre der IC mittig unten und du könntest seine Kühfläche direkt mit dem Gehäuse verbinden. Zu Eagle: Schau dir mal den Smash Befehl an, dadurch kannst du Bauteilbeschriftungen vom Bauteil lösen und somit frei platzieren und es bleibt lesbar.
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Lothar Miller schrieb: > Ich möchte mit diesem Design keine EMV Messung machen müssen... Warum? Die ist doch einfach. Die Störspannungen kann man doch schon problemlos mit dem Multimeter messen. :-) Gruss Harald
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P1000207.jpg
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Frank M. schrieb: > - Der Eingangskondensator ist zu weit weg und wenn ich die Bauform > anschaue, vermutlich zu klein bzgl. der Spannung. Ist ein 50V Panasonic Elko. > aber mit einem parallelen großzügig dimensionierten > Keramik erweitern Sowas bekomme ich wohl mit etwas Freiraumverdrahtung und Verkleben noch unter. > - Die hochohmige Sense-Leitung läuft entlang der hochfrequenten Switch > Leitung (um die Diode rum), Das war das was ich oben ansprach und womit ich nicht glücklich bin. Funktioniert aber und ich bin da eher Pragmatiker ;-) > - Der GND ist nicht sinnvoll sondern zusammenhangslos über lange > Leitungen geroutet (siehe Datenblatt Fig. 44 und beschreibenden Text. In > Fig. 44 sind die Drähte absichtlich Sternartig mit GND beschalten und > auch unterschiedlich Fett (Signal vs. Power), wie vermutlich auch im > Artikel von Lothar beschrieben wird), Den GND muss ich doch in jedem Fall zuführen - eigentlich sind nur die Elkos allesamt etwas weiter weg. Jetzt würde ich es wohl anders layouten, weil mir die Funktion von C1 nun klar ist, aber wie gesagt es funktioniert und ich lasse den Kram jetzt ein paar Tage laufen... > - Deine Kühlung ist nicht-existent: doch - eine Aluleiste um den Chip gewickelt und am Gehäuse verschraubt (mit dem 100µ wurde das Ganze ja sehr warm) - hab mal ein Foto gemacht. Hinten dran sitzt auch noch ein zersägter Kühlkörper eines 386er (gut, dass ich nix wegschmeisse...). Jetzt im reinen Betrieb (mit vollem Akku) wird das ganze nur noch minimal wärmer als die Umgebungstemperatur. > Zu Eagle: Schau dir mal den Smash Befehl an, dadurch kannst du > Bauteilbeschriftungen vom Bauteil lösen und somit frei platzieren und es > bleibt lesbar. Ja - Eagle und ich sind nicht ganz warm. Wenn man einmal im Jahr etwas realisiert, dauert der Einstieg jedesmal immer etwas und die Feinheiten erschliessen sich mir nicht. Ich "optimiere" danach auch immer noch in Photoshop. Ich müsste wohl öfter was machen, aber Hardware ist bei mir eher Mittel zum Zweck, wenn es nichts passendes fertig gibt (die KFZDocking-Kauflösungen für dieses Tablet sind platzmässig eine Zumutung). Software ist eher mein Job..
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Andreas Just schrieb: > werde ich wohl den LM3478 einsetzen, hab aber noch keine Bezugsquelle? Hast du Größeres vor? DigiKey hat über 3500 am Lager. Ab 1000 Stk bezahlst du für den LM3478MM noch 78ct.
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@Andreas: ok, die Kühlung passt, der Kondensator passt, den Kermik auflöteten macht's vielleicht stabiler. Der GND wird meist in Signal und Power-GND gesplittet und an einer kleinen Stelle aneinandergeführt um Störungen auf die empfindlichen Signal-Pins zu verhinden, die durch die starke Stromschwankungen Power-GND Bereich liegen. Ebenso wird darauf geachtet, dass der Eingangsstrom zum IC 'über den Kondensator-Pin fließen' muss, und nicht dran vorbei. Dasselbe beim Ausgangspin, d.h. die Spannung wird nicht an der Diode abgegriffen sondern hinter den Kondensatorpins. Diese Änderungen würden aber eine neue Leiterplatte benötigen. Hier ist alles dazu zusammengefasst in einer Präsentation http://e2e.ti.com/cfs-file.ashx/__key/communityser... Du speist damit aber auch nicht direkt einen Prozessor etc. an, sondern im Tablet selbst ist ja auch noch ein Spannungswandler der die 19V dann wieder auf Batteriespannung senkt. Von daher wird's halb so wild sein, falls die Stromversorgung nicht perfekt sauber ist. Aber für's nächste mal. Den LM3478 gibt's bei Farnell, bzw. als Privatperson bei https://hbe-shop.de/navi.php?suchausdruck=LM3478+&...
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Bei dieser Anwendung würde ich das Gerät vergießen. Das sorgt nebenbei auch noch für eine bessere Wärmeabfuhr. Falls du die Platine nochmals neu machst empfehle ich dir rechts unter dem Schaltregler ein Polygon einzuzeichnen (Taste Polygon, Name des Signals eintippen und einmal um den freien Bereich herum führen), dann wird die Wärme besser verteilt. Ich hätte das auf einer doppelseitigen Platine aufgebaut, die untere Seite komplett GND und nicht mit Durchkontaktierungen gegeizt. Das wirkt dann wie ein Kühlkörper. X5R würde ich nicht empfehlen, die zulässige Grenztemperatur wird bei dieser Anwendung wahrscheinlich überschritten, spätestens wenn die Sonne darauf scheint. Die Elkos sind hoffentlich mindestens 105°C-Typen?
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Georg W. schrieb: > Falls du die Platine nochmals neu machst empfehle ich dir rechts unter > dem Schaltregler ein Polygon einzuzeichnen (Taste Polygon, Name des > Signals eintippen und einmal um den freien Bereich herum führen), dann > wird die Wärme besser verteilt. Ich hätte das auf einer doppelseitigen > Platine aufgebaut, die untere Seite komplett GND und nicht mit > Durchkontaktierungen gegeizt. Das wirkt dann wie ein Kühlkörper. Ich schaffe leider nur einseitig in guter Qualität (Gesichtsbräuner, Glasscheibe und Laserfolie , weswegen das layouten so manches Mal zur Qual wird ;-) Aber hier setze ich 0,8er Platinen ein und die liegen direkt auf dem Aluminum-Profil auf. > Die Elkos sind hoffentlich mindestens 105°C-Typen? Ja - habe extra nochmal nachgesehen. Das ganze sitzt allerdings auch in der Hinterströmung der Cockpitscheibe. Bei 56° im Backofen erreicht die Temperatur im Inneren knapp über 75° an der Schottkydiode (wohl eher 80° - dauerte einen Moment, bis ich den Fühler positioniert hatte) und am LM waren es 60°. Aber noch eine Frage zum Vergiessen: Ich vergiesse Stecker mit Zweikomponentenkleber und solche Lötanschlüsse wie auf dem USB Hub werden mit einem Klecks Patex oder Ponal gesichert. Was wäre denn sinnvoll für so eine ganze Schaltung? Reichelt hat das hier: http://www.reichelt.de/2-Komp-Kleber/HARZ-PU500/3/... ich habe immer Bedenken, dass dann die Kühlung schlechter wird.
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Andreas Just schrieb: > Ich schaffe leider nur einseitig in guter Qualität (Gesichtsbräuner, > Glasscheibe und Laserfolie , weswegen das layouten so manches Mal zur > Qual wird ;-) Aber hier setze ich 0,8er Platinen ein und die liegen > direkt auf dem Aluminum-Profil auf. Ich habe auch kein besseres Werkzeug, aber der Trick ist dass die Unterseite unbearbeitet bleibt. Alle GND-Verbindungen gehen sofort mit einer Durchkontaktierung auf diese Fläche, damit gibt es dann oben viel mehr Freiheiten beim Layout und kaum noch Drahtbrücken. Nachteilig ist nur dass man wieder Löcher bohren und die Durchkontaktierungen herstellen muss. Ich bevorzuge eingelötete Drähte. > > Aber noch eine Frage zum Vergiessen: Ich vergiesse Stecker mit > Zweikomponentenkleber und solche Lötanschlüsse wie auf dem USB Hub > werden mit einem Klecks Patex oder Ponal gesichert. Was wäre denn > sinnvoll für so eine ganze Schaltung? Reichelt hat das hier: > http://www.reichelt.de/2-Komp-Kleber/HARZ-PU500/3/... Das habe ich noch nie ausprobiert, auffällig ist dass Angaben zu Eigenerwärmung (exotherme Reaktion, je höher die Temperatur liegt desto schneller wird die Masse hart, u.U. bevor sie in alle Ritzen vorgedrungen ist) und Schrumpfung (führt zu Spannungen, die zu Zuverlässigkeitsproblemen führen können) fehlen. > ich habe immer Bedenken, dass dann die Kühlung schlechter wird. Im Gegenteil, die Wärmeleitfähigkeit gerade von gefüllten Vergussmassen ist deutlich besser als die Wärmeübertragung durch stillstehender Luft in einem geschlossenen Gehäuse.
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Georg W. schrieb: > ... aber der Trick ist dass die > Unterseite unbearbeitet bleibt. Alle GND-Verbindungen gehen sofort mit > einer Durchkontaktierung auf diese Fläche, damit gibt es dann oben viel > mehr Freiheiten beim Layout und kaum noch Drahtbrücken. Gute Idee - werde ich mal bei Bedarf machen. Bzgl Vergiessen muss ich nochmal in mich gehen, bzw ich warte jetzt mal die erste Regenfahrt ab und sehe wie sich das verhält (habs soweit abgedichtet). Falls es noch jemanden interessiert - hab das ganze Projekt auf einer Seite zusammengefasst und auch schon die erste Probefahrt damit hinter mir: http://anju.de/bastelei/electronic/cl9x0-docking/d... Das ist jetzt mal ein Navi für die Kurzsichtigen unter uns ;-)
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