LM2841 stirbt bei steilem Anstieg der Eingangsspannung auf 26V

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.

Ergänzung: habe ich drin, SMBJ39A (wird irgendwie ab 33 V leitend).

Und eine Sicherung 0,5 A flink.

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.

Gemeint ist eine Zehnerdiode.

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.

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!

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.

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

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.

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.

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

----------------

Man kann das Filter auch kräftig fehldimensionieren, siehe Bild.

Berechnet mit QUCS (Quelldatei auch hochgeladen).

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.

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...

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.

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.

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!