Step Up mit MC34063

[Masuuk (Gast)]

Hallo,

ich möchte gerne meinen ERSTEN Step-Up Schaltregler umsetzen.

Ziel ist aus 4 Batteriezellen 7,5 V und maximal 500 mA ziehen zu können.
Meine errechneten und Festgelegten Parameter sind:

V_out:    7.5V
V_F:    0.4V (Diode)
V_in(min):  3.2V
V_Sat:    0.03V (MOSFET)
F:    100kHz
I_OUT:    0.5A
V_RIPPEL:  0.05V

t_on /t_off:  1.483
t_on + t_off:  1µs
t_off:    4,03µs
t_on:    5,97µs
C_T:    0.239nF
I_PK(switch):  2.4826A
R_SC:    0.1208Ω
L_MIN:    7.62µH
C_O:    537µF

Den R_SC würde ich gerne direkt auf der Platine ausführen oder ist es 
Sinnvoll ein diskretes Bauteil dafür zu nehmen?

Meine eigentlichen Fragen sind:

Geht das so, wie ich mir das Denke?

Kann ich die Verwendete Spule benutzen? Die Beschränkung meiner Seite 
ist, dass die Bauteile bei Reichelt verfügbar sein müssen.

Ist die Schaltfrequenz in Abhängigkeit der Spule in Ordnung? Oder sollte 
ich lieber tiefer gehen?

Wenn Nein, warum? :-)

Weiterhin würde mich interessieren, wie man den Ausgangsfilter 
Dimensioniert? Also der, der im Sheet angegeben ist.

Vielen Dank!
Masuuk

[Masuuk (Gast)]

Die Verwendete Spule ist folgende:

http://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringkern/TLC-5-0A-10-/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=105597&GROUPID=3182&artnr=TLC+5%2C0A-10%C2%B5

[(prx) A. K. (prx)]

Der MOSFET wird bei Vin=3,2V nicht durchschalten. 3,2V abzüglich 
Darlington abzüglich Diode ist zu wenig fürs Gate.

[Wolfgang (Gast)]

Masuuk schrieb:
> Den R_SC würde ich gerne direkt auf der Platine ausführen oder ist es
> Sinnvoll ein diskretes Bauteil dafür zu nehmen?

Falls du damit meinst, "als Leiterbahn", wirst du dich von deiner 
vierstelligen Genauigkeit verabschieden müssen. Der Widerstand der 
Cu-Leiterbahn hat einen Tk von 0.0039/°C

[hinz (Gast)]

Masuuk schrieb:
> Die Verwendete Spule ist folgende:
>
> http://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringke...

Ungeeignet für 100kHz.

[Masuuk (Gast)]

A. K. schrieb:
> Der MOSFET wird bei Vin=3,2V nicht durchschalten. 3,2V abzüglich
> Darlington abzüglich Diode ist zu wenig fürs Gate.

Also laut Datenblatt hat der IRL 3803 ein VDS von 1V. Der Darlington hat 
1V und die Diode circa 0,5V. Müsste demzufolge ja passen. Oder verstehe 
ich da etwas Falsch? Notfalls müsste man ja noch einen Widerstand an Pin 
8 legen können. Damit könnte die Spannung über den Darlington gesenkt 
werden.

Wolfgang schrieb:
> Masuuk schrieb:
>> Den R_SC würde ich gerne direkt auf der Platine ausführen oder ist es
>> Sinnvoll ein diskretes Bauteil dafür zu nehmen?
>
> Falls du damit meinst, "als Leiterbahn", wirst du dich von deiner
> vierstelligen Genauigkeit verabschieden müssen. Der Widerstand der
> Cu-Leiterbahn hat einen Tk von 0.0039/°C

Hm das habe ich nicht Bedacht. Wie genau muss dieser Widerstand 
eigentlich ausfallen?

hinz schrieb:
> Masuuk schrieb:
>> Die Verwendete Spule ist folgende:
>>
>> http://www.reichelt.de/Funkentstoerdrosseln-Ringke...
>
> Ungeeignet für 100kHz.

Das ist schlecht :( Bis wie weit kann man denn diese Drosseln einsetzen? 
bzw. wo kann man das einsehen? Im Datenblatt waren nur 1kHz als 
Messbedingung angegeben. Kann mir jemand eine alternative aus dem 
Reichelt-Sortiment nennen?

Ich hab von Spulen leider keinen Schimmer...

Vielen Dank
Masuuk

[(prx) A. K. (prx)]

Masuuk schrieb:
> Also laut Datenblatt hat der IRL 3803 ein VDS von 1V.

Wenn dir Id=250µA ausreichen... Das ist die Schwellspannung. Da linst er 
erst verschlafen aus einem halben Auge. Richtig wach wird der erst bei 
an die 3V. Siehe Grafik im Datasheet.

> Der Darlington hat 1V

Dieser Darlington hat 2 BE-Strecken, die gefüttern werden wollen. Pro 
Stück rechnet man überschlagsmässig mit 0,7V. Und nun überleg mal, wo 
diese 1,4V herkommen und ob da nicht nochmal was abschmilzt. M.a.W: Die 
1V aus dem Datasheet setzen voraus, dass Pins 1 und 8 nicht an Vcc 
hängen.

> und die Diode circa 0,5V.

Eine 1N4148? Aber nur wenn kein Strom fliessen soll. Tut er aber, weil 
der MOSFET eine Gatekapazität hat.

[Harald W. (wilhelms)]

Wolfgang schrieb:

> Falls du damit meinst, "als Leiterbahn", wirst du dich von deiner
> vierstelligen Genauigkeit verabschieden müssen. Der Widerstand der
> Cu-Leiterbahn hat einen Tk von 0.0039/°C

Das sind doch auch 4 Stellen hinter dem Komma! :-)

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Masuuk schrieb:
> Die Verwendete Spule ist folgende:
> ...reichelt.de/ Funkentstoerdrosseln ...
Und WAS wolltest du nochmal bauen?

Masuuk schrieb:
> Ich hab von Spulen leider keinen Schimmer...
Du weißt aber, dass du 100 kHz verwenden willst. Mir würde dann zu 
denken geben, dass die Induktivität bei einer 100 mal niedrigeren 
Frequenz angegeben wird (siehe Screenshot).

Masuuk schrieb:
> Meine errechneten und Festgelegten Parameter sind:
> V_out:    7.5V
> I_OUT:    0.5A
Warum gibst du das nicht einfach mal in die Webbench von TI ein?

> Die Beschränkung meiner Seite ist, dass die Bauteile bei Reichelt
> verfügbar sein müssen.
Das ist ja mal echt eine ungünstige Beschränkung. Dann bleibt dir fast 
nur noch der alte und etwas überdimensionierte LM2577. Wobei ich 
heutzutage einen Schaltregler mit höherer Taktfrequenz nehmen würde (wg. 
kleinerer Spule).


BTW: beim Layout auf kompakte Stromkreise achten...

[Paul Baumann (Gast)]

A.K. schrub:
>Wenn dir Id=250µA ausreichen... Das ist die Schwellspannung. Da linst er
>erst verschlafen aus einem halben Auge. Richtig wach wird der erst bei
>an die 3V.

:-))
Das hast Du schön beschrieben.

MfG Paul

[Harald W. (wilhelms)]

Lothar Miller schrieb:

>> ...reichelt.de/ Funkentstoerdrosseln ...
> Und WAS wolltest du nochmal bauen?

Eine Heizung? :-)
SCNR
Harald

[Masuuk (Gast)]

Harald Wilhelms schrieb:
> Lothar Miller schrieb:
>
>>> ...reichelt.de/ Funkentstoerdrosseln ...
>> Und WAS wolltest du nochmal bauen?
>
> Eine Heizung? :-)
> SCNR
> Harald


:-)

So nach dem ich hier den Artikel über Step-up und Spulen gelesen habe, 
halte ich mich an die Empfehlung vom mikrocontroller.net und haben von 
Reichelt diese Spule gewählt. Oder irre ich mich da genauso wieder?

http://www.reichelt.de/Power-Induktivitaeten-SMD/L-PISR-10-/3/index.html?&ACTION=3&LA=2&ARTICLE=73064&GROUPID=3709&artnr=L-PISR+10%C2%B5

Lothar Miller schrieb:
>> Die Beschränkung meiner Seite ist, dass die Bauteile bei Reichelt
>> verfügbar sein müssen.
> Das ist ja mal echt eine ungünstige Beschränkung. Dann bleibt dir fast
> nur noch der alte und etwas überdimensionierte LM2577. Wobei ich
> heutzutage einen Schaltregler mit höherer Taktfrequenz nehmen würde (wg.
> kleinerer Spule).
>
> BTW: beim Layout auf kompakte Stromkreise achten...

Ja, Beschränkungen sind meist Kontraproduktiv... Der MC34063 sollte es 
aber auch schon sein... :-)

[Davis (Gast)]

10 µH sind zu wenig:

http://schmidt-walter.eit.h-da.de/smps/aww_smps.html

[(prx) A. K. (prx)]

Davis schrieb:
> 10 µH sind zu wenig:

Wenn du den Schmidt-Walter auf lückenden Betrieb einstellst (ΔIL=2·Ie), 
dann nicht. Das ist die vom MC34063A favorisierte Betriebsart.

[MaWin (Gast)]

Masuuk schrieb:
> Geht das so, wie ich mir das Denke?

> Ziel ist aus 4 Batteriezellen 7,5 V und maximal 500 mA ziehen zu können.

Welche Batteriezelle liefert 2.4A ?

> Kann ich die Verwendete Spule benutzen?

Im Prinzip ja. Sie muss mehr als 2.4A aushalten, und das tut sie. Sie 
ist nicht optimal, aber der gelb/weiss Kern ist prinzipiell für 
Schaltregler bis 100kHz geeignet.

> Ist die Schaltfrequenz in Abhängigkeit der Spule in Ordnung?

Für die Spule schon, aber der MC34063 würde lieber unter 50kHz sehen.

> Also laut Datenblatt hat der IRL 3803 ein VDS von 1V.

Erstens wohl UGS(th), und zweitens: Wie kommst du auf den Unsinn, daß 
das die Spanung wäre, aber der der MSOFET voll durchgeschaltet ist? Es 
ist die Spannung, unter der er sicher sperrt.

Deine MOSFET-Schaltung funktioniert alos nicht, wurde schon von anderen 
geschrieben.

Vielleicht sind auch deine Leistungsanforderungen unsinnig, oder wie 
hast du dir da mit den 2.4A aus der Batterie gedacht ? Vielleicht 
überlegst du noch mal genau, unter welchen Spannungen und Strömen es 
funktionieren muss. Vielleicht tut es dann auch ein unverstärkter 
MC34063.

[Davis (Gast)]

A. K. schrieb:
> Davis schrieb:
>> 10 µH sind zu wenig:
>
> Wenn du den Schmidt-Walter auf lückenden Betrieb einstellst (ΔIL=2·Ie),
> dann nicht. Das ist die vom MC34063A favorisierte Betriebsart.

Das habe ich getan.

[(prx) A. K. (prx)]

Davis schrieb:
> Das habe ich getan.

=> Anhang.

Für den MC tut man sich übrigens mit dem Nomad-Sheet leichter:
http://www.nomad.ee/micros/mc34063a/

Allerdings sollte man nicht auf 100KHz gehen, weil der bei 7,5V dann 
z.T. weit oberhalb dieser 100KHz arbeiten wird.

[Masuuk (Gast)]

MaWin schrieb:
> Masuuk schrieb:
>> Geht das so, wie ich mir das Denke?
>
>> Ziel ist aus 4 Batteriezellen 7,5 V und maximal 500 mA ziehen zu können.
>
> Welche Batteriezelle liefert 2.4A ?
>
>> Kann ich die Verwendete Spule benutzen?
>
> Im Prinzip ja. Sie muss mehr als 2.4A aushalten, und das tut sie. Sie
> ist nicht optimal, aber der gelb/weiss Kern ist prinzipiell für
> Schaltregler bis 100kHz geeignet.
>
>> Ist die Schaltfrequenz in Abhängigkeit der Spule in Ordnung?
>
> Für die Spule schon, aber der MC34063 würde lieber unter 50kHz sehen.
>
>> Also laut Datenblatt hat der IRL 3803 ein VDS von 1V.
>
> Erstens wohl UGS(th), und zweitens: Wie kommst du auf den Unsinn, daß
> das die Spanung wäre, aber der der MSOFET voll durchgeschaltet ist? Es
> ist die Spannung, unter der er sicher sperrt.
>
> Deine MOSFET-Schaltung funktioniert alos nicht, wurde schon von anderen
> geschrieben.

Ja das muss ich nochmal überdenken...

> Vielleicht sind auch deine Leistungsanforderungen unsinnig, oder wie
> hast du dir da mit den 2.4A aus der Batterie gedacht ? Vielleicht
> überlegst du noch mal genau, unter welchen Spannungen und Strömen es
> funktionieren muss. Vielleicht tut es dann auch ein unverstärkter
> MC34063.

Die 500mA ist ein Spitzenwert der in der regel nur unter Ausnahme und 
kurzzeitig erreicht wird. Die 3,2V ist ja auch unterste Fahnenstange um 
die Batterie leer zu saugen (4*0,8V).

Noch ein Gedanke dazu von mir, bin mir aber nicht sicher ob man das so 
sehen kann...
Die 2,5A Spitzenstrom sind doch für die Batterie nicht der relevante 
Wert, sonder der durchschnittliche Strom in Abhängigkeit von t_on und 
t_off.

Das wären dann:
1,48A bei 3,2V (2,A Spitze)
0,98A bei 4V (2A Spitze)
0.32A bei 6V. (1,32A Spitze)

Oder? - Also grob geschätzt...

[Masuuk (Gast)]

Masuuk schrieb:
> Noch ein Gedanke dazu von mir, bin mir aber nicht sicher ob man das so
> sehen kann...
> Die 2,5A Spitzenstrom sind doch für die Batterie nicht der relevante
> Wert, sonder der durchschnittliche Strom in Abhängigkeit von t_on und
> t_off.
>
> Das wären dann:
> 1,48A bei 3,2V (2,A Spitze)
> 0,98A bei 4V (2A Spitze)
> 0.32A bei 6V. (1,32A Spitze)
>
> Oder? - Also grob geschätzt...

Nein das muss Blödsinn sein...

[(prx) A. K. (prx)]

A. K. schrieb:
> => Anhang.

...mit falschem Wert drin, 12V statt 7,5V Vout. Ändert aber substantiell 
nichts an der Spule.

[Masuuk (Gast)]

MaWin schrieb:
> Vielleicht sind auch deine Leistungsanforderungen unsinnig, oder wie
> hast du dir da mit den 2.4A aus der Batterie gedacht ? Vielleicht
> überlegst du noch mal genau, unter welchen Spannungen und Strömen es
> funktionieren muss. Vielleicht tut es dann auch ein unverstärkter
> MC34063.

So habe mal mit meinem bescheidenen Equipment nachgemessen. Der Maximal 
Dauerstrom lag bei 205mA und der sträkste Stromimpuls lag bei 280mA.

Also werde ich dann wohl mal die Anforderung nochmal überarbeiten.

[(prx) A. K. (prx)]

Masuuk schrieb:
>> Oder? - Also grob geschätzt...
>
> Nein das muss Blödsinn sein...

Ausgangslast / Wirkungsgrad = Eingangslast. Überschlagsmässig mit 2/3 
gerechnet und knapp 4W am Ausgang gibts 6W am Eingang. Also 2A. Ob die 
selten oder häufig sind ist nicht wichtig. Wichtig ist nur, ob diese 
Maximallast kurz genug auftritt, um vom Ausgangselko abgefangen werden 
zu können.

[(prx) A. K. (prx)]

Masuuk schrieb:
> Dauerstrom lag bei 205mA und der sträkste Stromimpuls lag bei 280mA.

Laut Nomad bist du bei 205mA in dem Bereich, der vom MC noch direkt 
abgedeckt werden kann. Bei 280mA nicht mehr.

[Masuuk (Gast)]

A. K. schrieb:
> Masuuk schrieb:
>> Also laut Datenblatt hat der IRL 3803 ein VDS von 1V.
>
> Wenn dir Id=250µA ausreichen... Das ist die Schwellspannung. Da linst er
> erst verschlafen aus einem halben Auge. Richtig wach wird der erst bei
> an die 3V. Siehe Grafik im Datasheet.
>
>> Der Darlington hat 1V
>
> Dieser Darlington hat 2 BE-Strecken, die gefüttern werden wollen. Pro
> Stück rechnet man überschlagsmässig mit 0,7V. Und nun überleg mal, wo
> diese 1,4V herkommen und ob da nicht nochmal was abschmilzt. M.a.W: Die
> 1V aus dem Datasheet setzen voraus, dass Pins 1 und 8 nicht an Vcc
> hängen.
>
>> und die Diode circa 0,5V.
>
> Eine 1N4148? Aber nur wenn kein Strom fliessen soll. Tut er aber, weil
> der MOSFET eine Gatekapazität hat.

laut Datenblatt hat der IRL3803 bei 2A (neuer maximaler Strom) eine V_GS 
von max 2.5V.

Wenn man den MC34063 laut Datenblatt mit einem 82 Ohm Widerstand 
zwischen VCC und Pin 8 betreibt so sinkt die Sättinungsspannung uaf 0,7V 
(max).

Wenn ich als Diode eine MBRS 240 einsätzen fallen maximal 0,3V darüber 
ab.

Macht in Summe 3,5V niedrigste Eingangsspannung. Ich glaube damit könnte 
ich dann Leben.

[(prx) A. K. (prx)]

Masuuk schrieb:
> laut Datenblatt hat der IRL3803 bei 2A (neuer maximaler Strom) eine V_GS
> von max 2.5V.

Nicht in dem, wo ich grad reinschau. Da sind es bei 2,5V und 25°C etwa 
1A. Kannst ihn natürlich vorheizen, bei 175° ist er besser.

> Wenn man den MC34063 laut Datenblatt mit einem 82 Ohm Widerstand
> zwischen VCC und Pin 8 betreibt so sinkt die Sättinungsspannung uaf 0,7V
> (max).

Das gilt nicht für deine Schaltung mit MOSFET, sondern für in der 
Step-Up Schaltung mit eigenem Transistor als Schalter, d.h. Pin 2 an 
GND.

[Hans J. (step_up_mosfet)]

Masuuk schrieb:
> Ziel ist aus 4 Batteriezellen 7,5 V und maximal 500 mA ziehen zu können.

An deiner Stelle würde ich einen LiIon-Akku nehmen und dann die 
Schaltung von  Mike J. (linuxmint_user) aufbauen.

Beitrag "Re: Schaltungsverbesserung Werkstatt-LED-Handleuchte"
Funktioniert bei mir sehr gut, bleibt kühl und ist klein.

Wenn du einen Ausgangsfilter erstellst (LC-Tiefpass) dann darf die 
Resonanzfrequenz nur nicht im Bereich der Frequenz des Schaltreglers 
liegen.

Bei C=100µF und L=10µH sind das rund 5kHz, sollte also passen.

Wenn man die Induktivität sehr groß wählt und der Regler keinen 
Softstart hat kann es vorkommen dass am Ausgang beim einschalten einen 
recht hoher Spannungspeak erzeugt wird. Eine Freilaufdiode parallel zur 
Spule schafft hier Abhilfe.