Hallo Zusammen, habe hier ein Problem, bei dem mir die Ideen ausgehen. Ziel ist ein effizienter Spannungswandler, um einen kleinen Ethernet-Switch mit 3,3V aus einem 24V-Netz (Bleiakku gestützte Solaranlage) zu versorgen. Für diesen Zweck,erschien mir der LM2841 ideal. https://www.reichelt.de/ICs-LM-2000-LM-25576/RD-REG-1/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=192852&GROUPID=5466&artnr=RD+REG+1&SEARCH=lm2841&trstct=pos_0 Habe mich an den Vorschlag Figure 9, auf Seite 10 gehalten, das Layout orientiert sich an Figure 17, wobei ich mit einseitigem Layout auskommen musste. Jetzt zum Problem: Wenn ich die Eingangsspannung langsam bis 26V hochdrehe, funktioniert der Regler perfekt, ist auch kurzschlussfest (Kurzschlussstrom, am Ausgang etwa 1A), ohne starke Erwärmung. Für die Freilaufdiode, habe ich daher extra einen 1A-Typ gewählt. Wird die Eingangsspannung aber "hart" angeklemmt, stirbt der LM2841, wobei er, zum Glück, hochohmig wird. Ich vermute, das der Bonddraht der Eingangssannung wegbrennt. Eigentlich ist der Regler bis 42V Eingangsspannung spezifiziert. Was ich schon getan habe: R/C-Glied am SHDN-Eingang, für verzögerten Sanftanlauf, um dem Bootstrapkondensator Zeit zu geben, sich richtig aufzuladen, Selbigen habe ich auch schon zwischen 0,1 und 1µF variiert, was keine Veränderung bringt (DaBla ist hier nicht so eindeutig). Die 22µH-Drossel vor dem Eingang ist auch nicht die Ursache, Effekt tritt auch ohne sie auf. Speicherdrossel: https://www.reichelt.de/bis-82-H/L-242408FPS-22-/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=138641&GROUPID=7226&artnr=L-242408FPS+22%C2%B5&SEARCH=L-242408FPS%2B22%25C2%25B5&trstct=pos_0 Wäre schade, wenn ich für diese kleine Anwendung, "schwehrere Geschütze", wie LM2676 auffahren müsste (Platzbedarf). Vielen Dank, schonmal fürs Durchlesen
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Das Layout ist Scheiße. Bei mir laufen diese Teile (LM2840) mit 10 - 30 V Eingangssspannung (hart eingeschaltet) anstandslos. Bisher über 3000 Geräte damit ausgeliefert. Shdn habe ich nicht drin. Ich verwende allerdings eine Vierlagenplatte. Ausgang: 3,3 V ca 200 mA, Ausgangs-C: 2 Stück 22 µF/6,3 V, X5R, 2012 metrisch, Eingang 4,7 µF/50 V, X7R, 3225 metrisch, Drossel Bourns SRR 4028, 10 µH. Es sieht aus, als wäre der FB-Draht viel zu lang. Das Layout hat mindestens eine Lage zuwenig.
Wenn es unguenstig laeuft kann es beim aEinschalten zu 2*24V Ueberspannung kommen. Der Kondensator mit der Zuleitung bildet einen fast ungedaempften Schwingkreis in solchen Faellen.
Sry, nicht Shdn, sondern Langsamanlauf.
Ich würd mal an den Eingang des IC ne Transzorb 30V setzen. Wie werden die 26V zugeschaltet, können die prellen?
> Ich würd mal an den Eingang des IC ne Transzorb 30V setzen.
Ergänzung: habe ich drin, SMBJ39A (wird irgendwie ab 33 V leitend).
Da fehlt ein Elko mit mehr ESR am Eingang. Wegen: Dieter schrieb: > Wenn es unguenstig laeuft kann es beim aEinschalten zu 2*24V > Ueberspannung kommen. Der Kondensator mit der Zuleitung bildet einen > fast ungedaempften Schwingkreis in solchen Faellen.
Peter D. schrieb: > Wie werden die 26V zugeschaltet, können die prellen? Bisher nur manuell angeklemmt, kann natürlich prellen. Mit der Spannungsbegrenzerdiode werde ich mal probieren, muss ich aber erstmal bestellen. @Bürovorsteher: Danke schonmal für die Dimensionierungshinweise. Hatte schon befürchtet, das die Induktivität der Drossel zu klein sein könnte, War dann aber wohl zu sparsam mit Abblockkondensatoren. Danke schonmal für die Hinweise. Werde nach dem nächsten Anlauf berichten.
> Hatte schon befürchtet, > das die Induktivität der Drossel zu klein sein könnte, Ich korrigiere mich wie folgt: die 10 µH habe ich bei 5 V am Eingang drin, ansonsten bei 10 - 30 V ist es eine SRR4028-560Y (56 µH). Ermittelt mit dem TI-Tool für die Reglerschaltkreise. Sry, war ein Schnellschuss.
Bürovorsteher schrieb: > bei 10 - 30 V ist es eine SRR4028-560Y (56 µH) OK, Danke, dann werde ich in diese Richtung auch variieren.
Ein MLCC am Eingang in Verbindung mit mehreren 10cm Zuleitung, dazu Einschaltprellen - das oszilliert prima und zerschießt den chip. Der Tip mit dem Elko parallel sollte das Problem beheben. Damit wird der Gütefaktor des Resonanzkreises auf zuträgliche Werte gedrückt.
> Ein MLCC am Eingang in Verbindung mit mehreren 10cm Zuleitung, dazu > Einschaltprellen - das oszilliert prima und zerschießt den chip. Das DB sagt etwas anderes, MLCC werden ausdrücklich empfohlen. Für meine Gerätetests werden die Geräte bei 28 V hart über ca. 1,5 m Leitung mit 0,5 mm² an die Laborversorgung angestöpselt. Ich habe auch keinen Einfluss darauf, wie der Chinese meine Geräte unter Strom setzt. In der Gesamtsumme von über 10.000 ausgelieferten Geräten (ca. 7.000 mit LM2594 und ca. 3.000 mit LM2840) gab es bei den Stromversorgungs-IS nie Probleme. Die Sicherungen vor der Suppressordiode wurden nur geschrottet, wenn versucht wurde, die 5-V-Geräte mit 24 V zu betreiben. Auch hierbei hat der LM stets überlebt. Bitte keine Vermutungen aus der urbanen Sagenwelt äußern!
Bürovorsteher schrieb: > Bitte keine Vermutungen aus der urbanen Sagenwelt äußern! Na dann, weißt Du ja bereits bestens bescheid. Tschüß!
Bitte mal den Shutdown-Pin direkt mit Vin verbinden. Da gehört kein Verzögerung hin.
> Da gehört kein Verzögerung hin.
Ich schließe mich dieser Meinung an. Der Softstart ist bereits innen im
Schaltkreis drin.
Mark S. schrieb: > Bürovorsteher schrieb: >> Bitte keine Vermutungen aus der urbanen Sagenwelt äußern! > Na dann, weißt Du ja bereits bestens bescheid. Tschüß! Mark hat vermutlich Recht, das Problem kenne ich. Im Datenblatt werden MLCCs empfohlen, richtig. Richtig ist auch, dass das Bauteil eine maximale Spannung hat. Den entstehenden Schwingkreis aus MLCC und Zuleitung muss man schon selber erkennen und beseitigen, das kann das Datenblatt kaum berücksichtigen. Z.B. mit einer parallelen Kapazität mit niedrigerem ESR -wie schon hier empfohlen. Siehe auch: http://cds.linear.com/docs/en/application-note/an88f.pdf Vermutlich hast du eine bessere Idee. Vielleicht hilft der Hinweis dennoch zukünftigen Lesern, mikrocontroller.net Beiträge sind ja recht gut in Google verlinkt.
L2 durch 1 bis 10 Ohm R ersetzen.
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Hi, ich denke auch es ist der Schwingkreis aus der Induktivität am Eingang und Keramikkondensator. Zum Test würde ich einfach die Induktivität am Eingang erstmal überbrücken. Gruß DC/DC
Dann bleibt aber L der Zuleitung weiterhin wirksam. Wie waere es mit der Kombi LCRC wie bei LED-Lampen ueblich?
Harald schrieb: > Z.B. mit einer parallelen Kapazität mit > niedrigerem ESR -wie schon hier empfohlen. Korrektur: ich meinte natürlich mit HÖHEREM ESR.
Bürovorsteher schrieb: > 2012 metrisch weshalb schreibst Du nicht einfach "0805"? Hat das einen Hintergrund? (kann ja sein, interessiert mich)
Nase schrieb: > Da fehlt ein Elko mit mehr ESR am Eingang. > > Wegen: > > Dieter schrieb: >> Wenn es unguenstig laeuft kann es beim aEinschalten zu 2*24V >> Ueberspannung kommen. Der Kondensator mit der Zuleitung bildet einen >> fast ungedaempften Schwingkreis in solchen Faellen. Ja, das ist meine Meinung nach das Hauptproblem. Weniger die Schwingung an sich, sondern eher die Amplitude. Beim Einschalten, wird der Eingangskondensator C4 über die Drossel L2 geladen. Der Strom steigt immer weiter, bis der C4 die Eingangsspannung erreicht hat. Jetzt ist aber jede Menge Energie in der Drossel gespeichert. Die treibt also weiter einen Strom in den Kondensator. Mit idealen Bauelementen genau bis zur doppelten der Eingangsspannung. Ich vermute also, das der Schaltregler einfach an Überspannung stirbt wenn die Eingangsspannung hart aufgeschaltet wird. Abhilfe ist hier, die Drossel ganz weg zu lassen, oder durch einen Widerstand zu ersetzen. ---- Benjamin
Bentschie schrieb: > Abhilfe ist hier, die Drossel ganz weg zu lassen, oder durch einen > Widerstand zu ersetzen. weggelassen hat er die schon. Hat wohl nicht geholfen. L2 weg und 1 bis 10 Ohm R rein und gut ist.
Wenn das IC ausgeloetet ist, die Kondensatoren entladen sind und Du eine Diode vor die Drossel (peak min 20A aushaelt) schaltesr, dann waere der Ueberschwinger sogar kurzzeitig messbar.
Habe gerade Materialbestellung rausgeschickt, u.A. Elko SMD, 47 uF, 35 V, 105°C, low ESR für parallel zum Eingangs-MLCC, P6SMB 33A Überspannungsschutzdiode dito, Chip-Induktivität, 1616FPS, 68 µH. In die Verdreifachung der Induktivität, setze ich die größten Hoffnungen, hatte mir um ihre Dimensionierung keine großen Gedanken gemacht, einfach das Beispiel übernommen, bei bei 1,2MHz sollten 22µH groß genug sein, hatte aber nicht berücksichtigt, das der IC in bestimmten Betriebssituationen niedriger taktet. Hatte zum Schluss auch die Einschaltverzögerung riesig (10MΩ/10µF) eingestellt, es hat auch erst nach dessen Ablauf Peng gemacht, da müsste sich die Eingangsspannung lange beruhigt haben. Werde dann (wohl in einer Woche) weiter berichten. Vielen Dank an Alle, für die vielen Hinweise.
R. M. schrieb: > Habe mich an den Vorschlag Figure 9, auf Seite 10 gehalten, das Layout > orientiert sich an Figure 17 warum sehe ich das nicht https://docs.google.com/viewer?url=http%3A%2F%2Fwww.mikrocontroller.net%2Fattachment%2F354779%2Flm2841.pdf Seite 16. Fig. 17 hat doch ein anderen Layoutvorschlag mit viel mehr Kupfer auch einseitig.
R. M. schrieb: > Habe gerade Materialbestellung rausgeschickt, u.A. > Elko SMD, 47 uF, 35 V, 105°C, low ESR für parallel zum Eingangs-MLCC, Ich hatte mal ein ähnliches Problem. Nur einen "normalen" Elko, der MLCC max. 10-100nF. Dann war das Problem behoben. Die Eingangsdrossel ganz weglassen.
Die Eingangsdrossel muss raus. An dieser Stelle darf sich nichts mit einer hohen Güte befinden (was zum Schwingen herausfordern könnte). Ein Dämpfungsperle (mit großen Verlusten) mit Z z.B. 220 Ohm und für ca. 300 mA dürfte die bessere Wahl sein. Muss aber nicht sein, ich bleibe alleine mit dem C für die EN 55011 Klasse B durchgängig mindestens 15 dB unter dem Grenzwert.
R. M. schrieb: > In die Verdreifachung der Induktivität, setze ich die größten > Hoffnungen, Hast du noch ein Testobjekt da? Mach mal L2 weg und 10 Ohm rein.
3162534373 .. schrieb: > Mach mal L2 weg und 10 Ohm rein. Ok, das ist erstmal eine Umgehungslösung. Hab es jetzt etliche Male, mit dem letzten Exemplar aus der zweiten Serie (die Erste hatte weder Spule, noch Widerstand, aber anderes Layout) getestet. Hat es jetzt zuverlässig überlebt. Würde den Spannungsabfall von 1V aber gern vermeiden, werde daher die Versuche dann fortsetzen, wenn die neuen Spulen da sind. Schon mal vielen Dank!
Wenige Spannungsabfall wäre noch möglich mit der Kombination RCRRC:
1 | --R-----R------- |
2 | | | |
3 | | R |
4 | C | |
5 | | C |
6 | | | |
7 | ---------------- |
Angehängte Dateien:
Man kann das Filter auch kräftig fehldimensionieren, siehe Bild. Berechnet mit QUCS (Quelldatei auch hochgeladen).
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Mit Diode kann der Überschwinger oft auch mit einfacheren Mitteln meßbar gemacht werden, auch wenn ein Oszi nicht da ist, aber ein relativ schnelles Multimeter.
Dank dir, Dieter! Mach dir aber erstmal keine Mühe, wegen dem Vorfilter. Das eine Strombegrenzung, durch den 10Ω-Widerstand das Problem löst, bestätigt eigentlich die Vermutung, das die Speicherspule zu wenig Induktivität hat. Noch eine Info: Der Kurzschlussstrom am Ausgang, beträgt derzeit, bei 27V Eingangsspannung, fast 2A, laut Datenblatt sollte der Regler eigentlich bei 500-900mA begrenzen. Der Eingangsstrom ist dabei nur 40mA, der MLC-Eingangskondensator steckt den Ripple von 1A also gut weg. Die minimale Einschaltzeit, ist eigentlich mit max 0,15µs angegeben, das sollte bei 27V und 22µH eigentlich nur 0,2A ergeben. Meine Vermutung ist, wenn er mit niedriger Frequenz läuft das dann auch die minimale Einschaltzeit proportional vergrößert ist, was bei zu niedriger Induktivität (steilerer Stromanstieg) zu hohen Spitzenstrom bewirkt. Aber, wie gesagt, ich breche hier erstmal ab und berichte dann, wie es mit den 68µH-Spulen aussieht.
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Zusätzlich kann auch eine ZD notwendig werden, wenn die Dämpfung nicht reicht oder gelingt. Zum Beispiel, wenn die Induktivität der Zuleitungen für die Störung schon reicht.
Ob der Kern der Wandlerinduktivität bei dem Strom schon in die Sättigung geht? Da würde ein Vorwiderstand auch bremsen. Einstreuungen vom Wandler auf die Leitung zum Pin FB scheinen vom Platinendesign möglich zu sein. Das könnte auch noch stören.
Dieter schrieb: > Ob der Kern der Wandlerinduktivität bei dem Strom schon in die Sättigung > geht? Da würde ein Vorwiderstand auch bremsen. Die kleinen (Bauform 1212) Spulen, hatte ich in der ersten Version als Speicherspule verbaut, sind nur mit 0,6A angegeben: https://www.reichelt.de/?ACTION=3;ARTICLE=138609 Da mir die dann zu knapp erschienen, hab ich in der letzten Version größere genommen: https://www.reichelt.de/bis-82-H/L-242408FPS-22-/3/index.html?ACTION=3&LA=2&ARTICLE=138641&GROUPID=7226&artnr=L-242408FPS+22%C2%B5&trstct=pol_0 Die sind mit IDCmax 1A angegeben. Da dies Rollenspulen, mit geschätzt etwa 1mm Luftspalt sind, vermute ich die Begrenzung hier eher in der Drahtstärke, als in der magnetischen Sättigung. Mein Ziel ist es aber eigentlich, den Strom nicht über 0,5A steigen zu lassen, für den sind die Spulen, die ich jetzt bestellt habe ausgelegt: https://www.reichelt.de/bis-82-H/L-1616FPS-68-/3/index.html?ACTION=3&LA=446&ARTICLE=138627&GROUPID=7226&artnr=L-1616FPS+68%C2%B5&SEARCH=L-1616FPS%2B68%25C2%25B5&trstct=pos_0 ich verabschiede mich dann erstmal für heute...
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Manchmal kann auch die Rückkopplung stören oder ein simpler Reihenfolgenfehler.
Der Sättigungsstrom der Spule sollte mindestens betragen maximaler Strom der Last plus I_Ripple und zusätzlich ein kleiner Sicherheitszuschlag. Luftspalte sind bei den Angaben des Sättigungsstromes vom Hersteller bereits berücksichtigt. Die 68uH Spulen haben für die Ausgangsspannung von 3,3V einen etwas zu hohen Widerstand (1,1 Ohm). Der Bootstrap-Kondensator sollte größer als 0,15uF gewählt werden, wenn die Eingangsspannung unter 7 bis 8V liegen sollte. Ggf. könnte das einen Einfluß auf die Strombegrenzungen haben. Die Strombegrenzung nach dem Diagramm ist relativ ungenau angegeben und dürfte auch entsprechend ungenau sein, vielleicht nur für den Kurzschlussfall zuständig. Vielleicht wurde ein Aufbau ähnlich einem SenseFET intern realisiert.
Dieter schrieb: > Die 68uH Spulen haben für die Ausgangsspannung von 3,3V einen etwas zu > hohen Widerstand (1,1 Ohm). Stimmt, damit habe ich, gegenüber dem externen Strombegrenzungswiderstand von 10 Ohm eigentlich auch keinen Vorteil. Mal noch etwas drüber nachdenken...
Die Schaltung hat eine Strombegrenzung wohl nur für Überlast/Kurzschluss. Wenn Du eine echte Strombegrenzung brauchst, dann funktioniert das nur mit Zusatzbeschaltung. Anbei ein paar Beispiele hierzu: http://www.elektroniknet.de/elektronik/power/der-trick-mit-dem-referenzspannungseingang-26323.html http://www.linear.com/product/LTC1153 http://www.linear.com/products/Surge_Stopper,_Overvoltage_*_Overcurrent_Protection Auf der Seite befindet sich ein Link auf ein pdf zu solchen Schaltungen im Automotivebereich. Anbei noch etwas zu EMV: Damit nur wenig über die Zuleitungen abgestrahlt wird, wirst Du auf eine Drossel nicht ganz verzichten können. Außer Elko mit gutem ESR wäre eigentlich ein kleiner HF-tauglicher Kondensator (z.B. Keramik 10...47nF, vorwiegend für die Oberwellen) nahe an den IC-Pins parallel zum Elko zu legen sinnvoll. Der Überschwinger beim Einschalten der Versorgungsspannung wird am sonnvollsten mit einer Zehnerdiode begrenzt. (1F:1As bei 1Hz, 2uF:1A 500kHz, somit können die C nicht kleiner gewählt werden.)
Bitte als allererste Aktion auf ti.com gehen. Sofort auf der Startseite ist der Webbench-Designer für Stromversorgungen zu finden. Gewünschte Daten eingeben und für den LM284x simulieren. Bisher hat der Webbench-Designer bei mir immer valide Ergebnisse geliefert. Die ganze Herumprobierei ist zwar bastlermäßig o.k., führt aber nirgendwo hin. Die Aversion gegen solche vom Hersteller mitgelieferten Tools ist als kindische Trotzreaktion einzustufen.
Bürovorsteher schrieb: > Gewünschte Daten eingeben und für den LM284x simulieren. > Bisher hat der Webbench-Designer bei mir immer valide Ergebnisse > geliefert. Eine Lösung für ein Problem das es nicht gibt.... Keine Lösung für das Problem das es gibt....
Ist ja auch egal, war ja nur ein Vorschlag an den TO, um herauszubekommen, ob er mit seiner Drosseldimensionierung halbwegs richtig liegt. Bastlerdenken eben.
PS: ich kann es selbst nicht durchrechnen lassen, da dafür noch ein wichtiger Parameter fehlt: der Ausgangsstrom. Ich bin dann mal weg.
Wenn mit 0.2A Welligkeit nach Datenblattformel gerechnet wird, kommt 27uH als Ergebnis, dann waere 33uH der naechste Wert.
Bürovorsteher schrieb: > Ist ja auch egal, war ja nur ein Vorschlag an den TO, um > herauszubekommen, > ob er mit seiner Drosseldimensionierung halbwegs richtig liegt. > > Bastlerdenken eben. Bei Ti wird keine Eingangsdrossel verwendet. Bist du der Meinung, dass das Problem der Zerstörung beim Einschalten an einer falschen Dimensionierung des Schaltreglers liegen kann?
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Hallo an Alle, nachdem die Materiallieferung etwas hat auf sich warten lassen, und mich pünktlich zum Wochenende noch die Erkältung erwischt hat, habe ich erstmal nur die Speicherdrossel durch 68µH ersetzt, die suspekte 22µH-Eingangsdrossel hab ich erstmal dringelassen. Damit beträgt der Ausgangsstrom im Kurzschlussfall, nur noch 700mA, was deutlich besser zu den Datenblattangaben passt. Auch wiederholtes, boshaftes Ein/Ausschalten vor der Eingangsdrossel steckt er jetzt klaglos weg. Dieter schrieb: > Wenn es unguenstig laeuft kann es beim aEinschalten zu 2*24V > Ueberspannung kommen. Der Kondensator mit der Zuleitung bildet einen > fast ungedaempften Schwingkreis in solchen Faellen. Den Gedanken kann man, bei diesen verlustarmen Bauelementen wirklich nicht von der Hand weisen, hab hinter der Eingangsdrossel einen Draht angelötet und das Oszi drangehängt (siehe Bild) - das kann so natürlich nicht bleiben, der LM2841 ist mit max 42V angegeben, ist mit den 52V (kurzzeitig) deutlich außerhalb der Spezifikation. Jetzt das Netzteil mal direkt an diesen Punkt angeschlossen - Autsch, da war es wieder, mein Problem, was dann aber durch parallelschalten eines großen Elkos, parallel zum C4 auch endgültig erledigt sein dürfte. Vielen Dank, für die vielen, verschiedenen Meinungen, die mich in Summe, nun doch zum Ziel geführt haben!
Mark S. schrieb: > Ein MLCC am Eingang in Verbindung mit mehreren 10cm Zuleitung, > dazu > Einschaltprellen - das oszilliert prima und zerschießt den chip. > Der Tip mit dem Elko parallel sollte das Problem beheben. Damit wird der > Gütefaktor des Resonanzkreises auf zuträgliche Werte gedrückt.
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