Hallo liebe Community, ich bin gerade dabei einen Aufwärtswandler mit dem LM5122 aufzubauen. Ich habe noch ein paar Fragen zur Schaltung, weil mir manche Sachen noch nicht ganz klar sind. Andere Beispiele hier im Forum habe ich mir schon angesehen. Kurz zu den Ranbedingungen: Es werden 20-24V am Eingang anliegen und am Ausgang sollen 30V mit 10A zur Verfüung stehen. Die Schaltfrequenz habe ich erstmal bei 250kHz belassen. Der LM5122 ist so eingestellt, dass er bei 19V anfängt. Den Teil der Schaltung, der bereits gezeichnet ist, habe ich mit Hilfe des Datenblatts berechnet. Jedoch bin ich mir nicht sicher welche Diode ich nehmen soll und was die ansich für ein Aufgabe hat. Über die Diode wird der Cbst aufgeladen, aber was hat der für eine Aufgabe? Da der Cbst mit den MOSFETS zusammenhängt, weiß ich auch nicht welche MOSFETS dafür geeignet sind. Ebenso bin ich mir nicht sicher, wie ich das COMP Netzwerk aufbauen soll. Vllt haben einige von euch ein paar Hinweise für mich :) Vielen Dank und liebe Grüße
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Ne Schottky Diode mit Sperrspannung größer als Ausgangsspannung nehmen. BST steht für Boost, da macht der Controller sich mit dem Cbst ne Hilfsspannung. Booststrap Schaltung wenn ich mich nicht irre. Weitere Hilfe für Berechnung der auftretenden Ströme: http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/smps.html
Achso: Die FETs bekommen wahrscheinlich Ugs in der Größenordnung von Vin ab, ergo musst du FETs nehmen die das aushalten. Und Ausgangsspannung und -Strom abkönnen. COMP-Netzwerk müsste doch ein einfacher Spannungsteiler sein der vom Ausgangs zurückgeführt wird? Seite 17 wird COMP erläutert. Regelungstechnik!
Sascha schrieb: > BST steht für Boost Es steht für "Bootstrap" also die selben Stiefelschlaufen (Boot + Strap = Stiefel und Schlaufe), mit denen sich schon der Baron Münchhausen aus der Misere gezogen hat. Die "Misere" hier beim Schaltregler ist der Highside N-Kanal FET, der eine Spannung über der Eingangsspannung zum Einschalten braucht. Und dieser Kondensator dient dazu, am BST Pin die Gatespannung für den Highside FET zu erzeugen.
Wirklich gut, da ich mir um den Begriff Bootstrap nie wirklich Gedanken gemacht habe und das so endlich auch mal Sinn ergibt. :) Danke dafür.
Sascha schrieb: > Gut dass du es nochmal auf Grundschullevel erklärst. Man lernt eben nie aus... ;-) Immerhin könnte bei ungünstiger Trennung auch eine "Stiefel-Falle" herauskommen: Boots-Trap.
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Vielen Dank für eure Hilfe. Nun zu meiner Auswahl: folgenden FET würde ich für High-Side und Low-Side verwenden: FQD18N20V2 Sascha meinte, dass die Ugs im Größenbereich der Eingangsspannung liegen. Dieser hat ein Ugs von maximal +-30V. Also sollte der doch okay sein, oder? Also Schottky Diode würde ich folgende Diode verwenden: MBRS130LT3G Sperrspannung liebt bei 30V. Was meint ihr? Vielen Dank :)
Eigentlich sind 30V für die Diode ok, aber nimm lieber eine mit 40V Sperrspannung um auf der sicheren Seite zu sein. Genau 30V Sperrspannung bei genau 30V die anliegen ist doch etwas auf Kante genäht. 1n5819 ist son Standardtyp. Der FET ist im Grunde ok, aber der hat viel Udsmax. Das erhöht aus fertigungstechnischen Gründen den Rdson. Da der FET maximal (Ua+Ufd) = 30,7V sperren muss, kannst du auch einen FET mit 55V Udsmax nehmen, der hat dann geringere Leitverluste. Beispielhaft: http://www.irf.com/part/55V-Single-N-Channel-HEXFET-Power-MOSFET-in-a-D-Pak-package/_/A~IRFR2905Z (Hat allerdings nur 20V Ugsmax was bei 20-24V Eingangsspannung zu wenig ist, es sei denn man begrenzt die maximale Spannung irgendwie)
Wenn ich euch nochmal um Hilfe beim COMP-Netzwerk bitten könnte? Ich komm absolut nicht auf die Ergebnisse in der Beispielrechnung. Vielen Dank :)
COMP ist Regelungstechnik, da scheinst du keine Ahnung von zu haben. Für ne stabile Regelung machst du Rcomp hochohmig und Ccomp klein. Den parallelen C lässt du weg. Dadurch wird die Regelungsverstärkung niedrig und der D-Anteil klein. Die Regelung ist dann lahm aber neigt nicht zum schwingen. Für ne richtige Auslegung musst du nen Sprung auf die offene Regelstrecke geben, die Sprungantwort mit nem Oszi aufzeichnen, dann das was du da siehst (wahrscheinlich PT2 Glied, möglicherweise mit Schwingungen) mathematisch abbilden und dann Pol- Nullstellenkompensation betreiben. Und die Nullstellen die du hast, bestimmen dann nach den Gleichungen 9 und 10 im Datenblatt deine Bauteilwerte. Aber da du das vermutlich nie gemacht hast und deine Anforderungen an die Regelung eher klein sind kannst du das auch bleibenlassen und einfach Ccomp klein wählen und Rcomp groß und ggf. bischen mit den Bauteilwerten rumspielen. Theoretisch könnte man Comp auch einfach unbeschaltet lassen, aber da weiss ich nicht ob der Error Amp damit klarkommt. Siehe auch Kapitel 8.1.1 im Datenblatt.
Nachtrag: Die Mosfets dürfen scheinbar auch Ugsmax von 20V haben da das Ding per integriertem Linearregler ein Vcc von 7,6V bereitstellt (wobei das ne merkwürdige Spannung ist daher bin ich mir da nicht sehr sicher).
Vielen Dank für die Antwort. Ich habe sowas in der Tat noch nicht gemacht. Ich habe es jetzt mit WEBENCH simuliert. Die kommen auch annähernd auch meine Bauteilwerte. Ich würde einfach das Design von denen übernehmen.
Sascha schrieb: > Nachtrag: Die Mosfets dürfen scheinbar auch Ugsmax von 20V haben da das > Ding per integriertem Linearregler ein Vcc von 7,6V bereitstellt (wobei > das ne merkwürdige Spannung ist daher bin ich mir da nicht sehr sicher). Ja, so steht es im Datenblatt. Man kann Vcc auch extern einspeisen, wenn a) die Eingangsspannung unter 7,6V liegt oder b) der verwendete MOSFET eine höhere Spannung Vgs als 7,6V zum satten Durchschalten benötigt. a) ist nicht gegeben und b) kann man vermeiden, wenn man einen LogikLevel MOSFET verwendet. Übrigens: der genannte FQD18N20V2 ist völlig ungeeignet. Bei einem RDSon von 0,14 Ohm wird bei 20A eine Verlustleistung von 56W produziert, mal vom zulässigen Strom abgesehen. Der im Datenblatt des LM5122 in Figure 39 angegebene PSMN4R0-40YS geht schon in die richtige Richtung, ist mir aber mit 40V max etwas zu dicht an der gewünschten Ausgangsspannung von 30V und der RDSon mit 4,2 mOhm nur mittelgut und er ist kein LogikLevel Typ. Meine Vorstellung wäre dieser Typ: http://www.ti.com/general/docs/lit/getliterature.tsp?genericPartNumber=CSD18540Q5B&fileType=pdf Der hat mit 60V genügend Abstand zu 30V Vout und der RDSon ist mit 1,8mOhm um einiges besser. Außerdem ist es ein LogikLevel Type und man sieht auch im Diagramm Rdson vs Vgs, dass bei Vgs = 7,6V ein Rdson von 2mOhm zu erwarten ist und eine weitere Erhöhung nur minimale Verbesserung bringen würde. Und bei 20A ist nur eine Verlustleistung von 0,8W zu erwarten. Was auch sehr wichtig ist: Qg (total gate charge). Die ist beim PSMN4R0-40YS mit 39nC nahezu identisch mit dem CSD (41 nC) was für die Belastung der Treiberstufen im LM5122 eine wichtige Rolle spielt. Zum Layout: Im Datenblatt des LM5122 ist in Figure 48 ein Layout Vorschlag, der in meinen Augen einfach genial ist. Nun den LM5122 auf der Rückseite so positionieren, dass die Leiterbahnen von LO und HO zu den Gates der MOSFETS die kürzestmögliche Distanz haben, damit vermeidet man üble Schwingungen im Ausgangssignal und die adaptive dead-time control kann präzise arbeiten. So meine Erfahrungen.
Danke, bmk. Viele nützliche Infos für den TO - und etwas davon auch ganz speziell ein Brotkrumen für mich! ;-) Bernd K. schrieb: > Man kann Vcc auch extern einspeisen, wenn > a) die Eingangsspannung unter 7,6V liegt oder b) der verwendete MOSFET > eine höhere Spannung Vgs als 7,6V zum satten Durchschalten benötigt. Das hatte ich nämlich gar nicht so registriert gehabt.
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Vielen Dank Bern für deine Antwort. Ich habe noch eine Verständnisfrage zu den Low- und High-Side MOSFETS: Bei dem Low-Side MOSFET spielt die Spannung Ugs keine so wichtige Rolle. Hauptsache die Schwellspannung wird überschritten und der Transistor schaltet gegen Masse. Wie ist das beim High-Side Mosfet? Dort liegen 20V bis 24V an der Source an, richtig? Am Drain liegen die 30V an. Damit der Transistor durchschaltet muss die Gatespannung um die Schwellenspannung höher sein, als die an Source. Angenommen die Schwellspannung liegt bei 5V. Das bedeutet ich muss mind 29V am Gate anlegen, damit der High-Side MOSFET durchschaltet. Ist das richtig? Das bedeutet am HO-Ausgang muss der LM5122 mind. 29V liefern. Richtig?
Arsch N. schrieb: > ...Das bedeutet ich muss mind 29V am Gate > anlegen, damit der High-Side MOSFET durchschaltet. Ist das richtig? Das > bedeutet am HO-Ausgang muss der LM5122 mind. 29V liefern. Richtig? Tja, der typische Betrachtungsfehler, kommt hier häufig vor. 29V? In Bezug zu GND ist das richtig gemessen. Aber der MOSFET sitzt brav in seinem Gehäuse und weiß nichts von GND. Er sieht seine 3 Anschlüsse und sieht nur die Spannung zwischen Gate und Source, auch Vgs genannt. Und genau diese und keine andere Spannung ist relevant und darf 20V nicht überschreiten. Tut sie auch nicht, dafür sorgen die Treiber im LM5122. Das sind nämlich die 7,6V und gelten für High Side und Low Side.
Bernd K. schrieb: > Tja, der typische Betrachtungsfehler, kommt hier häufig vor. > 29V? In Bezug zu GND ist das richtig gemessen. Aber der MOSFET sitzt > brav in seinem Gehäuse und weiß nichts von GND. Er sieht seine 3 > Anschlüsse und sieht nur die Spannung zwischen Gate und Source, auch Vgs > genannt. Und genau diese und keine andere Spannung ist relevant und darf > 20V nicht überschreiten. Tut sie auch nicht, dafür sorgen die Treiber im > LM5122. Das sind nämlich die 7,6V und gelten für High Side und Low Side. Aber die Gatespannung muss um die Schwellenspannung größer als die Spannung am Source sein, damit der MOSFET durchschaltet. Wenn 20V an Source anliegen sind 7.6 V zu wenig. Oder versteh ich hier einfach nur was falsch?
Bitte mal diesen Beitrag lesen: Lothar M. schrieb: > Sascha schrieb: >> BST steht für Boost > Es steht für "Bootstrap" also die selben Stiefelschlaufen (Boot + Strap > = Stiefel und Schlaufe), mit denen sich schon der Baron Münchhausen aus > der Misere gezogen hat. > Die "Misere" hier beim Schaltregler ist der Highside N-Kanal FET, der > eine Spannung über der Eingangsspannung zum Einschalten braucht. Und > dieser Kondensator dient dazu, am BST Pin die Gatespannung für den > Highside FET zu erzeugen. Und ergänzend noch 7.3.8 im Datenblatt. Hint: Levelshifter.
Bernd K. schrieb: > Bitte mal diesen Beitrag lesen: > > Lothar M. schrieb: >> Sascha schrieb: >>> BST steht für Boost >> Es steht für "Bootstrap" also die selben Stiefelschlaufen (Boot + Strap >> = Stiefel und Schlaufe), mit denen sich schon der Baron Münchhausen aus >> der Misere gezogen hat. >> Die "Misere" hier beim Schaltregler ist der Highside N-Kanal FET, der >> eine Spannung über der Eingangsspannung zum Einschalten braucht. Und >> dieser Kondensator dient dazu, am BST Pin die Gatespannung für den >> Highside FET zu erzeugen. > > Und ergänzend noch 7.3.8 im Datenblatt. Hint: Levelshifter. Hat mir zwar nicht geholfen, aus dem Grund, dass ich das Bootstrap-Prinzip noch nicht ganz verstanden habe, aber nach einiger Simulation und lesen habe ich es jetzt endlich verstanden. Dementsprechend würde ich die Transistoren nun anders dimensionieren. Vielen Dank für eure Hilfe zur Selbsthilfe :)
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hallo zusammen, da auch ich mich mit dem LM5122 beschäftige, würde ich gerne an diesem Thread anknüpfen. Ich würde gerne die maximale Leistung des Schaltreglers ausnutzen. - Eingang 12V - Ausgang 24V über 5A Jedoch ist mir nicht ganz klar, an welchen Parametern ich da drehen muss. Offensichtlich ist, dass der Shunt (Rsens) besonders gering (3mOhm) gewählt werden muss um den Schwellwert der Strombegrenzung zu steigern. Ob eine Spule mit 10uH, 15uH oder 20uH eingesetzt wird, hat meiner Ansicht nach keine Auswirkung, oder? Lediglich der Sättigungsstrom der Spule sollte passen. Ebenso hat die Schaltfrequenz lediglich Einfluss auf die Effizienz? Wodurch wird dann die „Grenze“ festgelegt?
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