Simulation Abwärtsregler

[Klaus (Gast)]

Hallo zusammen,

anbei eine Simulation eines Abwärtsreglers. Die Eingangsspannung beträgt 
20 V. Gewünscht ist ein Strom von max. 100 mA bei 5 V am Ausgang. Die 
Schaltung scheint ja prinzipiell zu funktionieren, nur ist die 
Ausgangsspannung (im Beispiel 3,8 V) immer kleiner als die 
Referenzspannung (5 V). Theoretisch müsste der Wert doch bei 5 V landen 
!

Hat jemand eine Idee, woran das liegt und wie man die Regelung 
verbessern kann ?

Viele Grüsse, Klaus

[Jens W. (jensw)]

Servus,

Weil dein Transistor nicht richtig einschalten kann.
Dein Transistor liegt in der High-Side und es ist ein N-Kanal Fet.
Das bedeutet, dass du für die Gatespannung 20V + 12V brauchst. Also 32V.
Dein OP, der den Transistor einschalten soll kann aber nur etwa 10V 
(12V-Rail).
Du kannst versuchen den OP mal mit +32V/-12V zu versorgen. In der 
Wirklichkeit geht das nicht, aber vielleicht für die Simulation. In 
einer echten Schaltung würdest du ein Treiber IC für den FET verwenden.

Prüfen kannst du dein Schaltverhalten auch:
Wenn der Transistor schaltet kannst du die Spannung an seiner Source 
messen. Also zwischen Transistor, Diode und Drossel. Die Spannung muss 
sauber zwischen 0V und 20V schalten. Bei dir wird die zwischen 0V und 
vielleicht 8V schalten.

Alternativ kannst du den N-Fet gegen einen P-Fet tauschen. Dann musst du 
aber noch dein Schaltsignal invertieren.

Grüße, Jens

[Klaus (Gast)]

Hallo Jens,

mit dem N-Kanal FET und einer OP-Versorgung von +32V/-12V erreicht die 
Schaltung schon 4,4 V am Ausgang.

Etwa gleiche Verhältnisse habe ich beim P-Kanal FET, einer OP-Versorgung 
von +32V/-12V und invertiertem Schaltsignal. Interessanterweise 
funktioniert die P-Kanal Variante bei +-12V OP-Versorgung gar nicht.

Werde mich jetzt mal nach einer geeigneten Treiberstufe umsehen.

Vielen Dank für den guten Tip !

Gruss, Klaus

[Jens W. (jensw)]

Gerne!

Was du auch noch anschauen musst ist der Arbeitspunkt deines 
Schaltreglers.
Du musst unterscheiden zwischen kontinuierlichem und diskontinuierlichen 
Betrieb.
Dein Regler verhält sich einfach unterschiedlich wenn der Strom 
zwischenzeitlich 0 wird. Das kannst du über L, Cout und Last bestimmen.
Schau mal hier rein:
http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_smps.html

Das kennst du hoffentlich schon!

Grüße, Jens

[Jobst M. (jobstens-de)]

Wenn der Fehler zur Sollspannung 0 wird, wird der Transistor auch nicht 
mehr angesteuert. Sollspannung wird also nie erreicht. Du brauchst 
I-Anteil in Deinem Regler, hast aber nur P.

Pack mal einen Kondensator in Reihe zu R1.
Ach ja: Und R3 weg.


Gruß

Jobst

[Jobst M. (jobstens-de)]

Nochwas die Ansteuerung des FET funktioniert so nicht. In beiden Fällen. 
Der IRF540 war schon okay, aber Du benötigst eine Ansteuerung, um das 
Gate auf 20V + Ugs (also ca. 10V) = 30V zu bringen.

Schau doch mal hier: 
https://www.mikrocontroller.net/articles/Treiber#Beispiele_zu_High-Side_Treibern



Gruß

Jobst

[Jobst M. (jobstens-de)]

So ...
Beachten: OP anders herum.


Gruß

Jobst

[Mark S. (voltwide)]

Jobst M. schrieb:
> Nochwas die Ansteuerung des FET funktioniert so nicht. In beiden Fällen.
> Der IRF540 war schon okay,
>
>
>
> Gruß
>
> Jobst
Der IRF540 ist ein IRF9540 und imho ein p-Kanal!

[Jobst M. (jobstens-de)]

Na, dann schau direkt mal auf die beiden von Dir erzeugten Links, um 
festzustellen, dass dem nicht so ist ...


Gruß

Jobst

[Mark S. (voltwide)]

https://www.mikrocontroller.net/attachment/297578/Abwaertsregler_Regelung2.png
echt jetzt?

[Jens W. (jensw)]

Ob p-Kanal oder n-Kanal Fet das ist egal.
Das ändert nur etwas in der Ansteuerung. Auch wenn der Fet ursprünglich 
nicht richtig Einschalten kann und irgendwo in der Mitte hängen bleibt 
hat die Schaltung aber ein Problem.
Das Stichwort kam auch schon. Der I-Anteil fehlt.
Da bleibt eine konstante Regelabweichung. Und die wird umso größer, je 
mehr man die Verstärkung aufdreht.

Ergänze mal den fehlenden Kondensator im Regler. Dann sollte das in der 
Simulation schon funktionieren.
Für einen echten Testaufbau muss man natürlich genau auf die Signale 
schauen und ob der Transistor richtig schaltet.
Aber für einen echten Aufbau ist das hoffentlich nicht der Schaltplan. 
Ich hoffe es geht hier nur um das Verständnis.

Grüße, Jens