LDO liefert keine stabile Spannung

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Guten Abend miteinander,

ich wende mich an euch, da ich momentan mit meinen LDOs des Typ LT1761 
(5V Variante, sowie der BYP Variante, die ich mit 6V betreibe) nicht 
weiterkomme.

Ich nutze diese beiden LDOs zur Versorgung von meinem Highside und 
meinem lowside Treiber (benötigt 6V, für eGaN FET), sowie digitalen 
Isolator (benötigt 5V).

Ich erzeuge mir zunächst über einen DCDC Wandler meine 9V, und 
anschließend über meine LDOs 5V bzw. 6V.

Beim Test meines Brückenzweiges (als sync buck bzw. bost) habe ich mich 
gewundert, dass bei meinem Highside FET mit einem mal bei einer 
bestimmten Zwischenkreisspannung (ab ca. 40V / 50V , Nennspannung soll 
später 400V sein) zunächst die LDO Spannung (des 6V Reglers) leicht 
einbrach und dann auf die 9V anstieg. Dass das nicht gut ist für meine 
eGaN FETs (die werden normal mit 6V versorgt) sei jetzt mal nur am Rande 
erwähnt.
Ich fragte mich ob der 5V Regler eben jenes Problem aufwies. Und siehe 
da, auch der machte Probleme. Anstatt jedoch auf 9V anzusteigen, brach 
seine Spannung am Ausgang ein.

Die Beschaltung wie ich die Spannungsversorgung ursprünglich 
bereitstellte, seht ihr im oberen Teil des Bildes im Anhang.

Laut Datenblatt benötigt man erst nach 15cm (5inches) vom DCDC Wandler 
einen zusätzlichen Eingangskondensator beim LDO. Da meine LDOs ca 5- 
10cm fernab vom DCDC Wandler sitzen hatte ich auch keine Cs dafür 
eingeplant.
Aufgrund des Fehlers habe ich jedoch jeweils ein Eingangs C eingesetzt. 
Und siehe da, zumindest der 5V Regler arbeitet jetzt (in dem bisher 
getesteten Arbeitsbereich im Boost Betrieb) stabil.
Der 6V Regler bricht zwar nicht mehr mit der Spannung ein, ansteigen tut 
die Spannung aber immernoch auf die 9V!
In einigen Application Notes habe ich dann erfahren, dass der ESR und 
das C am Ausgang eine gewisse Mindestgröße haben muss, also habe ich das 
Ausgangs C auf 10uF erhöht und ebenfalls den Bypasskondensator auf 10nF 
erhöht (das sind übrigens auch die Werte die laut Datenblatt 
vorgeschlagen werden).
Ebenso kann es zu Instabilitäten kommen, wenn der untere Widerstand 
größer 250kOhm ist. Ich bin zwar mit 100kOhm deutlich dadrunter, dennoch 
habe ich mich dazu entschlossen, beide R´s um den Faktor 10 zu 
reduzieren. Die neue Beschaltung meines LDOs seht ihr im unteren Bild 
des Anhangs.

All das hat das Auftreten des Fehlers nicht verhindern können. Die 9V 
die vom DCDC Wandler kommen sind sauber.

Die eGaN FETs takten übrigens mit 100kHz und haben eine Gateladung von 
nur 4,4nC.
Das entspricht, bei einer Einschaltzeit von 10ns, einem Strom von 0,44A.
Im Mittel entspricht das bei 10us Periodendauer einem Strom von 0,44mA.
Kann der zu kleine Laststrom ein Problem für den LDO sein? Oder ist der 
zu schnelle Schaltvorgang des eGaN FET ein Problem?

Ist es eigentlich üblich die Spannungsversorgung mittels LDO für eine 
Treibersorgung bereitzustellen?

Ich frage euch nun, ob ihr selbiges oder ein ähnliches Problem schon 
hattet und ob und wie ihr es gelöst habt?!
Hat jmd. diesbezüglich eine Idee?

Danke schonmal vorab.

euch einen schönen Abend

Ciao

Christian

[c. m. (Gast)]

hm… dein lt1761 hat vielleicht keinen adj eingang, sondern einen 
shutdown.

[U. M. (oeletronika)]

Hallo,
> Christian K. schrieb:
> Ebenso kann es zu Instabilitäten kommen, wenn der untere Widerstand
> größer 250kOhm ist.
Im Datasheet AUF S7. wird in der Grafik "Quiescent Current" ein 
Ruhestrom von typ. 20...25uA angegeben. Über den hochohmigen 
Spannungsteiler mit 400kOhm fließen bei 6V aber nur ca. 15uA ab. Kein 
Wunder, wenn der Ausgang ohne Last hoch läuft. Man sollte den 
Lastwiderstand so einstellen, dass der Laststrom mind. Faktor 10 größer 
ist als der Ruhestrom.

> Die eGaN FETs takten übrigens mit 100kHz und haben eine Gateladung von
> nur 4,4nC.
> Das entspricht, bei einer Einschaltzeit von 10ns, einem Strom von 0,44A.
> Im Mittel entspricht das bei 10us Periodendauer einem Strom von 0,44mA.
> Kann der zu kleine Laststrom ein Problem für den LDO sein? Oder ist der
> zu schnelle Schaltvorgang des eGaN FET ein Problem?
Zu schnelle Schaltvorgänge kann man mit geeigneten C abfangen.
Welcher Art sind die Kond., welche du eingesetzt hast?

> Ist es eigentlich üblich die Spannungsversorgung mittels LDO für eine
> Treibersorgung bereitzustellen?
Ich frage mich, warum du so einen Aufwand machst?
Ich würde einfach die Spannung eines 5V-DCDC-Wandler nutzen.
Der FET wird doch bestimmt auch mit etwas weniger als 6V arbeiten.

Einen DCDC-Wandler als Stromversorgung für HighSide-FET hinter einem 
Brückentreiber habe ich auch schon genutzt. Das hat den Vorteil, dass 
eine PWM auch mit 100%-Einschaltzeit läuft.
Gruß Öletronika

[Helmut S. (helmuts)]

Hast du auch eine Mindestlast von 1mA vorgesehen?

[Manfred (Gast)]

U. M. schrieb:
> Im Datasheet AUF S7. wird in der Grafik "Quiescent Current" ein
> Ruhestrom von typ. 20...25uA angegeben. Über den hochohmigen
> Spannungsteiler mit 400kOhm fließen bei 6V aber nur ca. 15uA ab. Kein
> Wunder, wenn der Ausgang ohne Last hoch läuft. Man sollte den
> Lastwiderstand so einstellen, dass der Laststrom mind. Faktor 10 größer
> ist als der Ruhestrom.

Was ist das für ein Unsinn? "Quiescent Current" ist der Strom, den der 
Regler durch den Massepin schickt, der hat keinen Bezug zum Teiler am 
adj-Pin.

AD gibt für den adj einen typischen Eingangsstrom von 30nA an und den 
Hinweis, den Widerstand nach GND nicht größer als 250k zu machen. Haben 
die das im Vollrausch gemacht oder ist das evtl. doch richtig? Mit 
10kOhm hat Christian auf jeden Fall keinen Fehler gemacht - außer dem 
unnötig hohen Querstrom.

Helmut S. schrieb:
> Hast du auch eine Mindestlast von 1mA vorgesehen?
Ich sehe im Datenblatt keinen Mindeststrom. Wenn er den hätte, hätte 
AD sicherlich einen entsprechend niederohmigen Teiler am adj-Pin 
vorgegeben, wie es z.B. beim LM317 üblich ist. Aus der Tatsache, dass 
die "load regulation" im Datenblatt zwischen 1 und 100mA spezifiziert 
wird, schließe zumindest ich nicht auf eine Mindestlast.

Christian K. schrieb:
> Laut Datenblatt benötigt man erst nach 15cm (5inches) vom DCDC Wandler
> einen zusätzlichen Eingangskondensator beim LDO. Da meine LDOs ca 5-
> 10cm fernab vom DCDC Wandler sitzen hatte ich auch keine Cs dafür
> eingeplant.
Du baust Großserie und / oder Kondensatoren sind so unendlich teuer? Ich 
sch**** auf solche Angaben und mache an Reglern generell die zwei Cs 
direkt nahe dran.

[Possetitjel (Gast)]

Christian K. schrieb:

> [...] zunächst die LDO Spannung (des 6V Reglers)
> leicht einbrach und dann auf die 9V anstieg.

Womit gemessen? Oszi?

> Laut Datenblatt benötigt man erst nach 15cm (5inches)
> vom DCDC Wandler einen zusätzlichen Eingangskondensator
> beim LDO.

Entschuldige meine rustikale Ausdrucksweise: Irrsinn!

In der Testphase IMMER Stuetzkondensatoren vorsehen. Mit
der Pfennigfuchserei kannst Du anfangen, wenn Du die
Schaltung zuverlaessig im Griff hast und weisst, worauf
es ankommt.

> Aufgrund des Fehlers habe ich jedoch jeweils ein Eingangs C
> eingesetzt.

Sicherlich einen Keramikkondensator - weil Elkos ja BOESE
sind?!

> Der 6V Regler bricht zwar nicht mehr mit der Spannung ein,
> ansteigen tut die Spannung aber immernoch auf die 9V!

Das glaube ich erst, wenn ich ein Oszi-Bild damit gesehen
habe.

> All das hat das Auftreten des Fehlers nicht verhindern
> können. Die 9V die vom DCDC Wandler kommen sind sauber.

Ich vermute einen Messfehler oder einen Fehler im Aufbau.

Der Laengsregler braucht, soweit ich gesehen habe, keine
Mindestlast und nur winzigen Strom am Adjust-Pin, also
sollte es nicht an Struktur und Dimensionierung Deiner
Schaltung liegen.
Da bleibt nur ein Messfehler oder ein unguenstiger Aufbau.

> Das entspricht, bei einer Einschaltzeit von 10ns, einem
> Strom von 0,44A.

Na hallo. 99.9% der Zeit nix, und in 0.1% der Zeit 0.4A?!

Einschaltzeit von 10ns (=eine Halbwelle) enspricht 50MHz.
Willkommen in der wundersamen Welt der Hochfrequenz!

> Kann der zu kleine Laststrom ein Problem für den LDO sein?

Ich kenne diesen Regler nicht -- aber lt. DaBla ist es kein
Problem.

> Oder ist der zu schnelle Schaltvorgang des eGaN FET ein
> Problem?

Ja, das ist mein Tipp.

Meine Kandidaten waeren:
 - Masseverkabelung; vernuenftige Struktur, niedrige Impedanz
   (=geringe Induktivitaet), Laststroeme und Steuerspannungen
   trennen,
 - kapazitive Einstreuung; keine empfindlichen hochohmigen
   Punkte nahe an Stellen mit starken Spannungsaenderungen,
 - induktive Einstreuung; keine empfindlichen niederohmigen
   Leitungen direkt neben Leitungen mit starken Stromaenderungen.
 - Abblockung/Entkopplung; Elkos (!!) nahe bei der Last; ggf.
   kleine Laengswiderstaende zur Entkopplung (bei 0.4mA mittlerem
   Strom kann man schon mal 10 Ohm laengs einschalten)

> Hat jmd. diesbezüglich eine Idee?

HTH

[Christian K. (einglasvollwasser)]

Guten Abend!

danke für die schnellen Antworten von euch.

"Im Datasheet AUF S7. wird in der Grafik "Quiescent Current" ein
Ruhestrom von typ. 20...25uA angegeben. Über den hochohmigen
Spannungsteiler mit 400kOhm fließen bei 6V aber nur ca. 15uA ab. Kein
Wunder, wenn der Ausgang ohne Last hoch läuft. Man sollte den
Lastwiderstand so einstellen, dass der Laststrom mind. Faktor 10 größer
ist als der Ruhestrom."

Wie in meinem ersten Beitrag gesagt, ich habe bereits die Widerstände 
des Teilers um den Faktor 10 verkleinert!

An der Stelle muss ich mich bezüglich des Laststromes korrigieren. Mein 
Treiber (LM5114) hat, neben dem bereits genannten Gateladestrom, auch 
einen Quiescent Current von (typ.) 0,95mA - damit wären wir bereits bei 
über 1mA Laststrom des Linearreglers. Aber ich sehe es auch so wie 
Manfred, es steht nirgends das 1mA fließen müssen. Ich werde trotzdem 
mal einen 1,2kOhm Widerstand an den Ausgang schalten.

"Entschuldige meine rustikale Ausdrucksweise: Irrsinn!

In der Testphase IMMER Stuetzkondensatoren vorsehen. Mit
der Pfennigfuchserei kannst Du anfangen, wenn Du die
Schaltung zuverlaessig im Griff hast und weisst, worauf
es ankommt."

ok,ok - danke für den Hinweis (das ist mein erster Wandler) ;-)

"> Aufgrund des Fehlers habe ich jedoch jeweils ein Eingangs C
> eingesetzt.

Sicherlich einen Keramikkondensator - weil Elkos ja BOESE
sind?!"

Na zumindest sind die Elkos bei weitem größer. Sind am Eingang Elkos 
sinnvoll? Ich dachte eher am Ausgang aufgrund des größeren ESR.

"Das glaube ich erst, wenn ich ein Oszi-Bild damit gesehen
habe."

Bekommst du morgen

"> Oder ist der zu schnelle Schaltvorgang des eGaN FET ein
> Problem?

Ja, das ist mein Tipp.

Meine Kandidaten waeren:
 - Masseverkabelung; vernuenftige Struktur, niedrige Impedanz
   (=geringe Induktivitaet), Laststroeme und Steuerspannungen
   trennen,
 - kapazitive Einstreuung; keine empfindlichen hochohmigen
   Punkte nahe an Stellen mit starken Spannungsaenderungen,
 - induktive Einstreuung; keine empfindlichen niederohmigen
   Leitungen direkt neben Leitungen mit starken Stromaenderungen.
 - Abblockung/Entkopplung; Elkos (!!) nahe bei der Last; ggf.
   kleine Laengswiderstaende zur Entkopplung (bei 0.4mA mittlerem
   Strom kann man schon mal 10 Ohm laengs einschalten"

tolle Wurst..
Wenn ich es gar nicht mehr zum laufen bekomme, einfach Zener Dioden 
verwenden bzw. neues Layout :-/ ?
Zu den Elkos: Wenn ich einen Elko parallel zu den anderen Kerkos 
schalte, dann sieht doch der Linearregler im ersten Moment den Elko 
überhaupt nicht oder?
Was sollen die bringen? Am Ausgang des LDOs keine Kerkos verwenden?

Euch einen schönen Abend und danke nochmal für eure Unterstützung!

Christian