Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Step-Down Regler: Wieso VOut nur max. 6V


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von Eins der drei ??? (Gast)


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Hi,

beim Step-Down Regler AP5004 von Diodes wird im Datenblatt 
(http://www.diodes.com/_files/datasheets/AP5004.pdf) angegeben:
• Input Voltage: 10V to 32V
• Adjustable Output Voltage from 0.8V to 6V
Ich sehe keinen Grund, warum es nur bis 6 V gehen sollte. Wenn der 
FB-Eingangsteiler entsprechend dimensioniert ist (und die 
Eingangsspannung ausreicht), kommen da doch wohl auch höhere Spannungen 
'raus. Das IC "weiß gar nichts" von der tatsächlichen Spannung am 
Ausgang der Schaltung. Habe ich was verpasst? (Ja, natürlich, ganz viel 
sogar - aber auch zu diesem Thema?)

?

von hinz (Gast)


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Boostspannung

von Max M. (jens2001)


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Eins der drei ??? schrieb:
> Das IC "weiß gar nichts" von der tatsächlichen Spannung am
> Ausgang der Schaltung

Die GND schliesst du nicht an???

von Eins der drei ??? (Gast)


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Hi ihr zwei,

ich bitte um nähere Erläuterung der Antworten.

Was hat die Boostspannung mit VOut zu tun?

Was ist mit Gnd nicht anschließen gemeint, bzw. wie käme man dann auf 
ausgerechnet 6 V max.?

?

von hinz (Gast)


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Eins der drei ??? schrieb:
> Was hat die Boostspannung mit VOut zu tun?

Sie wird daraus gewonnen, und darf eben nicht mehr als 7 V über Vout 
liegen, sonst geht der MOSFET hops.

von Eins der drei ??? (Gast)


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Hallo Hinz,

da hast du etwas falsch bei der Funktion verstanden. Die Boost-Spannung 
ist nicht von der Ausgangsspannung abhängig.

Grüße, ?

von hinz (Gast)


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Eins der drei ??? schrieb:

> da hast du etwas falsch bei der Funktion verstanden.

Nein.


> Die Boost-Spannung
> ist nicht von der Ausgangsspannung abhängig.

Doch, ist sie.

von Eins der drei ??? (Gast)


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Und ich könnte erklären, wovon die Boostspannung tatsächlich abhängig 
ist (Stichwort: Klemmung auf VL), aber ich hatte doch nur eine einfache 
Frage und wollte jetzt keinen Grundlagenkurs in Elektronik schreiben.

von Georg A. (georga)


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Spassigerweise gibt es keinen Hinweis auf den Bereich in den Operation 
Conditions. An einer mangelnden Spannungsfestigkeit des Mosfets kanns 
auch nicht liegen, da V_Boost ja nur relativ auf VOutput+7V beschränkt 
ist. Die  Schottky-Diode ist extern, also auch kein Problem.

Ich kann mir nur vorstellen, dass die Regelschleife mit höheren 
Spannungen nicht zurechtkommt, dh. die Kompensation nicht mehr passt. 
Hatte sowas mit einem FAN2106, der zickt bei 12V (bei 19V in) schon rum, 
obwohl das Datenblatt und die Berechnungsapp da nichts besonderes dazu 
sagen.

von Eins der drei ??? (Gast)


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Georg A. schrieb:
> Ich kann mir nur vorstellen, dass die Regelschleife mit höheren
> Spannungen nicht zurechtkommt

Ehrlich gesagt, genau dieser Gedanke ging mir auch schon durch den Kopf. 
Ich kann es nur nicht glauben. Falls es stimmen sollte, müsste man das 
mit einfachen Mitteln in der Regelschleife (1 C und vielleicht 1 R) in 
den Griff bekommen können. Mich irritieren auch die extrem niederohmigen 
RFBs (R1, R2) in der Schaltung. IFB ist (auch) nicht spezifiziert - 
insgesamt ein lausiges Datenblatt.

Aber mit 1 - 1.50 € für 32 V, 2.5 A im SO8 ganz schön günstig. Mein 
Ziel: Bei ca. 1 - 2 A 24 bis 30 V halbieren (bzw. 12 bis 15 V 
invertieren). Ich werde es bei Gelegenheit ausprobieren.

?

von Oha (Gast)


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Eins der drei ??? schrieb:
> Georg A. schrieb:
>> Ich kann mir nur vorstellen, dass die Regelschleife mit höheren
>> Spannungen nicht zurechtkommt
>
> Ehrlich gesagt, genau dieser Gedanke ging mir auch schon durch den Kopf.
> Ich kann es nur nicht glauben. Falls es stimmen sollte, müsste man das
> mit einfachen Mitteln in der Regelschleife (1 C und vielleicht 1 R) in
> den Griff bekommen können. Mich irritieren auch die extrem niederohmigen
> RFBs (R1, R2) in der Schaltung. IFB ist (auch) nicht spezifiziert -
> insgesamt ein lausiges Datenblatt.
>
> Aber mit 1 - 1.50 € für 32 V, 2.5 A im SO8 ganz schön günstig. Mein
> Ziel: Bei ca. 1 - 2 A 24 bis 30 V halbieren (bzw. 12 bis 15 V
> invertieren). Ich werde es bei Gelegenheit ausprobieren.
>
> ?

Ich würde vorschlagen, was gescheites zu nehmen. Wie einen MP4570:
http://eu.mouser.com/Search/Refine.aspx?N=4292703013&Keyword=MP4570

Für 2,5A brauchts heute keine Gurke mit lahmarschigen 300kHz und 
schlechtem Wirkungsgrad mehr.
Da nimmt man was synchrones mit >500kHz.

Dann klappts auch mit dem Wirkungsgrad. Der hat übrigens keine seltsamen 
Limits für Vout. Lediglich minimum On- und Off-Time muss man beachten.

Ja, der kostet etwas mehr, aber das spart man an anderer Stelle wieder 
ein...

von Georg A. (georga)


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Eins der drei ??? schrieb:

> Ehrlich gesagt, genau dieser Gedanke ging mir auch schon durch den Kopf.
> Ich kann es nur nicht glauben. Falls es stimmen sollte, müsste man das
> mit einfachen Mitteln in der Regelschleife (1 C und vielleicht 1 R) in
> den Griff bekommen können. Mich irritieren auch die extrem niederohmigen
> RFBs (R1, R2) in der Schaltung.

Könnte ein Zeichen dafür sein, dass die Feedbackschleife keine 
(zeitliche) Regelluft mehr hat... Und schon da brauchen sie 100pF, um 
dem Ding noch einen zusätzlichen Tritt zu geben. Viele andere brauchen 
bei der Schaltfrequenz nix...

> IFB ist (auch) nicht spezifiziert - insgesamt ein lausiges Datenblatt.

Für einen Hersteller von Dioden doch ganz ordentlich ;)

von Eins der drei ??? (Gast)


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Georg A. schrieb:
> Könnte ein Zeichen dafür sein, dass die Feedbackschleife keine
> (zeitliche) Regelluft mehr hat...

Meinst du, dass T_On nicht groß bzw. T_Off nicht klein genug werden 
kann? Lt. Datenblatt geht T_On bis 90%. Außerdem müsste U_Out_Max dann 
von U_In abhängig sein.

Ich habe jetzt noch so einen Kandidaten entdeckt: Der ACT4523A 
(http://www.active-semi.com/sheets/ACT4523A_Datasheet.pdf, auch andere 
aus der ACT45xx-Serie) ist bei U_In_Max mit "Output Voltage up to 12V" 
angegeben... Auch hier im Datenblatt keinerlei Hinweis darauf, was 
dahinter steckt.

Ich habe den Eindruck, dass die ICs beim Hersteller einfach noch nie mit 
mehr als 12 V Ausgangsspannung betrieben wurden (">12 V interessiert uns 
nicht, das braucht doch eh' keine Sau"), und dieser Wert aus Versehen 
in's  Datenblatt gerutscht ist.

von M. K. (sylaina)


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Ich schätz einfach mal, dass das mit der thermischen Belastbarkeit des 
ICs zu tun hat. Man hat die Teile entsprechend designt und hier an der 
thermischen Belastbarkeit nur soviel getan, was erforderlich war.

von Petra (Gast)


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M. K. schrieb:
> Ich schätz einfach mal, dass das mit der thermischen Belastbarkeit des
> ICs zu tun hat.

Bloß das die thermische Belastung mehr vom Strom abhängt als von der 
Spannung...

von Georg A. (georga)


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> Meinst du, dass T_On nicht groß bzw. T_Off nicht klein genug werden
> kann?

Eher dass der Komparator mit nachfolgendem Kram so lahm ist, dass ein 
hochohmigeres FB-Netzwerk gegenüber der FB-Eingangskapazität so bremst, 
dass es in wilde Regelschwingungen ausartet... Aber kauf das Ding doch 
mal (kostet ja nix) und probiers aus ;)

von Eins der drei ??? (Gast)


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Da bin ich wieder und ich habe mal Versuche mit AP5004 gemacht.

Das mit den 6 V stimmt. Es ist im Datenblatt ja nicht weiter erläutert, 
wieso, weshalb, warum, und weil ich nicht fragen konnte, wäre ich wohl 
dumm geblieben.

Ich habe zwischendurch noch mehrere Step-Down-Regler gefunden, für die 
eine "bis zu"-Ausgangsspannung angegeben wird, ohne dass irgendwelche 
Erklärungen dafür gegeben werden. Es wäre naheliegend, dass für die das 
Gleiche gilt.

Wenn der Regler unbelastet ist, beginnt er bei Ausgangsspannungen über 6 
V mit einer Art Kippschwingungen, d. h., die Ausgangsspannung steigt auf 
den eingestellten Wert, der Regler schaltet sich aber sofort danach ab, 
die Ausgangsspannung sinkt daher langsam (Elko und geringer Laststrom) 
auf 6 V, und sobald die 6 V erreicht wurden, beginnt das Spiel von 
neuem. Das Ganze ist weitgehend unabhängig von der Betriebsspannung.

Unter Last passiert das nicht. Unter Last bedeutet, soweit ich erkennen 
und erklären kann, im nicht-lückenden Betrieb. Es gibt einen 
Übergangsbereich, in dem es mit geringer Last mal funktioniert und mal 
nicht. Das wiederum hängt offensichtlich damit zusammen, dass der Regler 
in diesem Übergangsbereich manchmal in einen Zustand mit geringerer 
Taktfrequenz fällt, manchmal aber auch nicht. In einem Fall schaltet er 
eher eher ab, im anderen weniger. Es war, zumindest bei den kurzen 
Versuchen, nicht reproduzierbar.

Meine Theorie ist: Der Regler kann ja die tatsächliche Ausgangsspannung, 
also die am Ausgangselko, theoretisch nur dann erkennen, wenn er im 
lückenden Betrieb arbeitet. Das würde er an seinem Switch-Ausgang messen 
können. Und das tut er offensichtlich auch. Stellt er fest, dass dann 
die Ausgangsspannung > 6 V ist, schaltet er ab und erst dann wieder ein, 
wenn die Spannung am Elko (bzw. am Switch-Ausgang) auf 6 V gesunken ist.

Fazit:

- Warum diese Verhaltensweise so ist, ist mir unerklärlich. Ein 
Überspannungs- oder Sonstwas-Schutz ist es jedenfalls nicht.

- Wer mit einer ausreichenden Grundlast arbeitet, kann sicher sein, kein 
Problem zu haben. (Das wäre in meiner Anwendung der Fall.)

- Je größer die Induktivität ist, desto früher beginnt der 
nicht-lückende Betrieb, desto kleiner ist also die notwendige Grundlast. 
Bei mir habe ich zurzeit einen stabilen Betrieb mit 47 µH, VOut = 10 V 
und IOut = 10 mA. Aber: Der Regler arbeitet nur noch mit 50 kHz (!), die 
Lücke ich ca. 15 µs, davon die Hälfte Ausschwingen der Induktivität. Das 
ist nicht zuverlässig. Wie groß IOut minimal sein muss um sicher im 
nicht-lückenden Betrieb zu liegen, lässt sich bekanntlich berechnen. 100 
mA dürfte eine typische Größenordnung sein.

- Mit einer weiteren Diode am Switch-Ausgang und einem 
Pull-down-Widerstand müsste man den AP5004 überlisten können. Den 
Versuch habe ich aber nicht gemacht, und selbst wenn es klappen würde, 
würde ich eher einen anderen als den AP5004 einsetzen.

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