Schaltregler LTC3769

jzu schrieb:
> Nun kommen in diesem Datenblatt vorallem ab den Seiten 11-14 immer
> wieder die Begriffe "Burst-Mode", "forced-continuous mode" oder
> "pulse-skipping mode" auf. Am Anfang war ich mir ziemlich sicher dass es
> sich dabei um verschiedene Arbeitsweisen des Controllers bei geringer
> Last handelt.

...was auch der Fall ist.

jzu schrieb:
> Doch schön langsam bin ich ein wenig verunsichert, da
> diese begriffe auch beim externen Takteingang oder bei einem
> Überspannungsereignis auftauchen.

Es geht darum: Ist die Spannung am Eingang größer als die 
Ausgangsspannung, kann ein Boost-Konverter eigentlich gar nicht mehr 
arbeiten - das widerspricht seinem Funktionsprinzip.

Dieser Controller kommt zu einem gewissen Grad damit zurecht, indem er 
verschiedene Betriebsmodi nutzt, die auch bei geringer Last (und dabei 
V(in) <= V(out)) zum tragen kommen. Er kann - in geringem Maße - sogar 
"abwärtswandeln" (bitte nur in Ausnahmesituationen!).

Wie das ungefähr funktioniert, ist dort beschrieben.

Und natürlich auch die Einschränkung: "Ist der Controller auf externen 
Takt konf., wird er diesem folgen." So daß bei externem Takt 
ausschließlich der "Forced Continuous Mode" möglich ist - was die 
mögliche Effizienz festlegt, aber auch Einfluß auf das Verhalten bei 
Überspannung am Eingang hat.

Ich wiederhole: Bei "stinknormalen" Boost-Convertern ist nicht einmal 
definiert, was die Regelschleife bei auch nur "geringster" Überhöhung 
der Spannung am Eingang gegenüber der am Ausgang überhaupt anstellt... 
das hier ist ein "Luxus-Boost".

Und: Die Begriffe bedeuten also schon genau, was Du dachtest.

Vielen Dank für die sehr ausführliche Antwort hat mir sehr geholfen.
Nur um noch einmal sicher zu gehen: Für die Funktion im allgemeinen 
(ohne externen Takt und ohne (erwartbare) Überspannungsereignisse am 
Eingang) ist es relativ egal welchen der drei Modis man benutzt.
Nun stellt sich mir nur noch eine Frage (rein aus Interesse). Wann oder 
wieso sollte man an eine Controller einen externen Takt anschließen, 
wenn dieser einen einstellbaren internen Oszilator besitzt. Welche 
Vorteile erhoft man sich dadurch und in welchen Situationen wäre es 
Sinnvoll einen solchen externen Takt anzulegen

jzu schrieb:
> Wann oder
> wieso sollte man an eine Controller einen externen Takt anschließen,
> wenn dieser einen einstellbaren internen Oszilator besitzt. Welche
> Vorteile erhoft man sich dadurch und in welchen Situationen wäre es
> Sinnvoll einen solchen externen Takt anzulegen

Mehrere Controller über eine einzige (externe, oder von C. zu C.) Clock 
zu takten, nennt man "Synchronisation". Und die hat gute Gründe. Denn 
häufig werden mehrere Schaltregler parallel an einer Spannungsversorgung 
betrieben.

Ob nun mit gleicher Ausgangsspannung (eventuell um für diese den 
Ausgangs-strom, und damit die Leistung zu erhöhen, und / oder aus 
Redundanzgründen), oder mit unterschiedlicher - macht kaum einen 
Unterschied.

Auch / sogar, wenn diese z.B. völlig identisch aufgebaut sind, und 
"nominal" gleiche Schaltfrequenz spezifiziert haben, führen 
Bauteiltoleranzen zu mehr oder weniger stark unterschiedlichen "realen" 
Schaltfrequenzen.

Problem: Wenn sich zwei nahe beisammen liegende Frequenzen überlagern, 
entstehen dabei u. a. relativ niedrige Frequenzanteile - und mit dieser 
Frequenz pulsieren dann zusätzliche Ströme (mindestens) zwischen den 
Konvertereingängen.

(Google: "synchronisation, beat frequency, modulation, ...")

Die Frequenzen sind auch meist so niedrig, daß die Dämpfung von z.B. 
Netzfiltern, bei AC-Versorgung der parallelen Regler, zu gering ist. Und 
sie sonstwohin gelangen... Auch bei DC-Versorgung könnten sie an 
unerwarteter Stelle zusätzlich stören.

Man kann diese Ströme auch mit zusätzlichen Filtern etwas bedämpfen, 
jedoch vermeidet die Synchronisation sie schon von Grund auf. Noch einen 
Schritt weiter geht die Methode, bei einem gemeinsamen Takt auch noch 
die Phase zueinander zu verschieben - was verschiedene Vorteile bringt.

(Google: "interleaving; interleaved buck, i´d step-down, i´d PFC, ...")

Das ist ein Boost Controller. Ist Vin>Vout so tut er überhaupt nichts 
mehr, da die Top Switch Body Diode dafür sorgt, das Vout Vin folgt, so 
mit Vout = Vin - 1V.

Forced continuous heißt, es wird immer mit Nennfrequenz geschaltet 
solange Vout > Vin und es fließt ein konstanter dreiecksförmiger Strom 
in der Induktivität. Bei Iin<Iripple/2 auch "rückwärts". Im Leicht bis 
Null-Lastfall fließt der Strom nur hin und her und der Wirkungungsgrad 
ist entsprechend niedrig. Vorteil ist, es werden nur Frequenzanteile der 
Schaltfrequenz und vielfache davon erzeugt.

Um den Wirkungsgrad im Leichtlastfall zu erhöhen gibt es mehrere 
Möglichkeiten:

1. Discontinuous mode, ein Rückwärts-fließen des Stromes in Top Switch 
wird verhindert. Es wird mit dem Top Switch eine Diodenfunktion 
simuliert.

2. Pulse skip. Top switch arbeitet wie bei 1 in Diodensimulationsmode. 
Ist die Last noch geringer, kann die Energie eines Schaltimpules mit der 
minimalen Einschaltzeit des bottom Switches schon zuviel sein, und die 
Ausgangsspannung würde nach oben weg laufen. Jetzt muß der Regler 
einzelne Impulse auslassen. Jetzt werden Frequenzanteile mit Bruchteilen 
der Schaltfrequenz erzeugt.

3. Um den Eigenstromverbrauch des Schaltreglers im Fall 2 noch weiter 
herabzusetzen wird der Reglerlogik, Oszillator etc. abgeschaltet und nur 
die nötigsten Schaltungsteile aktiv gehalten wie Referenz und 
Fehlerverstärker. Wird die Ausgangspannung zu gering, wird der 
Schaltreglers aufgeweckt und macht einen Puls oder eine kurze Pulsfolge 
um die Ausgangspannung zu erhöhen. Dann legt der sich wieder schlafen. 
Das kann man Burst mode nennen.

Christian K. schrieb:
> Im Leicht bis
> Null-Lastfall fließt der Strom nur hin und her und der Wirkungungsgrad
> ist entsprechend niedrig.

Ab wann ist es eine Leichtlast, von welcher Dimension sprechen wir hier? 
Oder spricht man von einer Leichtlast, wenn am Ausgang des Schaltreglers 
keine Last anliegt, dieser so zu sagen in der Luft liegt.

against schrieb:
> Man kann diese Ströme auch mit zusätzlichen Filtern etwas bedämpfen,
> jedoch vermeidet die Synchronisation sie schon von Grund auf. Noch einen
> Schritt weiter geht die Methode, bei einem gemeinsamen Takt auch noch
> die Phase zueinander zu verschieben - was verschiedene Vorteile bringt.

Ich habe mich nachdem ich von dieser Problematik gelesen habe auf Google 
einmal ein wenig "schlau" gemacht und habe folgendes Bauteil gefunden: 
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/6909fa.pdf
Wäre dieses Bauteil ein geeignetes um die Probleme mit den überlagernden 
Frequenzen zu vermeiden?