Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Ich bräuchte mal hilfe beim Step up Converter


von Nöpe N. (thomas95)


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Hallo Liebe Leute,

Erst mal, bin ich neu hier ;) und hoffe natürlich das wir ne relativ 
angenehme Zeit haben werden.

Ich hab ja diesbezüglich zu den UC3842 schon viele Forum Beiträge 
gefunden, und ich wurde bisher noch nicht mit einer Richtigen Antwort 
konfrontiert.

Aber erst mal erkläre ich mal worum es geht.
Der UC3842 soll als Step Up Wandler arbeiten, der sollte aus 17V 
mindestens 45V mit 5A erzeugen, aber da gibt es schon Probleme.

Der UC3842 ist ja soweit bekannt das er für Probleme sorgt bei mir auch 
(bei wem nicht? :D)
Die folgende Probleme werden mal aufgelistet:

1. IRFP 250N Mosfet wird knall heiß (Gate Signal sieht ok aus)
2. hoher Eingangsstrom von 2.5A (Ausgangsspannung/Leistung 35V 0.9A)

Der UC3842 erzeugt mit 10nF parallel zu 2x 8.7nF etwa 45khz.
Die Spule besitzt 40uH.

Welche Fehler sind von eurer seite aus vorhanden?

von Nöpe N. (thomas95)


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Ergänzung:

Ich habe diese Schaltung nach gebaut:

http://www.360customs.de/2014/05/103050100w-led-applikation-treiber/

Es geht um Bild 1 (Original)

Der Transistor Q1 und die folgenden Widerstände habe ich nicht 
eingebaut:

R7
R99
Und den Kondensator C1, da habe ich nen 15k Widerstand drin.

von voll leer (Gast)


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Du hast also z.B. am COMP Pin in keinster Weise einen Kondensator?

Thomas, es wäre hilfreich, wenn man einen Schaltplan hätte. Um direkt an 
diesem arbeiten zu können, dann gibt es auch keine Mißverständnisse.
Vertrau mir da einfach - zeichne einen.

von Nöpe N. (thomas95)


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voll leer schrieb:
> Du hast also z.B. am COMP Pin in keinster Weise einen Kondensator?
>
> Thomas, es wäre hilfreich, wenn man einen Schaltplan hätte. Um direkt an
> diesem arbeiten zu können, dann gibt es auch keine Mißverständnisse.
> Vertrau mir da einfach - zeichne einen.

Hallo,

Ich könnte Fotos machen von der Schaltung, wäre das hilfreich?
Weil mein Pc LEIDER Probleme hat ins I Net zu kommen (hatte Virus 
befall)

ABER Vorsicht! die Schaltung ist eine Experimentier Schaltung und keine 
entgültig fertige Schaltung.
Lg.

: Bearbeitet durch User
von der schreckliche Sven (Gast)


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Nöpe N. schrieb:
> Der Transistor Q1 und die folgenden Widerstände habe ich nicht
> eingebaut:
>
> R7
> R99
> Und den Kondensator C1, da habe ich nen 15k Widerstand drin.

Und Du glaubst, Du darfst diese Schaltung straflos modifizieren?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Nöpe N. schrieb:
> Der UC3842 soll als Step Up Wandler arbeiten, der sollte aus 17V
> mindestens 45V mit 5A erzeugen
Also ca. 15A am Eingang, sportlich, sportlich...
Wieviel Erfahrung hast du mit Schaltreglern?

> Der UC3842 ist ja soweit bekannt das er für Probleme sorgt
Ist er das?
Du solltest nicht alles glauben, was du mit Google findest. Insbesondere 
nicht das, was du findest, wenn du nach "UC3842 problem" googelst. Denn 
das ist ja quasi eine selbsterfüllende Prophezeiung.
Hast du deine Schaltung mal gegen die Appnote abgeglichen?
http://www.ti.com/lit/an/slua143/slua143.pdf
Was passt zu deiner Schaltung, was ist bei dir anders?

> Und den Kondensator C1, da habe ich nen 15k Widerstand drin.
Worauf basiert diese Modifikation?

Nöpe N. schrieb:
> die Schaltung ist eine Experimentier Schaltung
Lass doch mal sehen.
Denn eines der wichtigsten Bauteile eines Schaltreglers ist sein 
Layout...

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

am besten zeigst Du hier bitte das echt aufgebaute Schaltbild und 
möglichst ein Foto des Aufbaus.

Diese ICs sind ausreichend gut, um funktionierende Wandler aufzubauen, 
man muß sie nur richtig anwenden. 250 Watt sollen hinten raus kommen?

Niemand weiß, ob der FET gekühlt wird. Und am Eingang ist bestimmt ein 
unbekannter Elko.

Und die Spule samt Kern möchten wir alle sehr gerne in Detailaufnahme zu 
sehen bekommen. Die Angabe der Induktivität alleine genügt nicht.

hier findest Du alles:
http://danyk.cz/noteb_en.html

Der 42 ist sowieso der falsche, nimm den 43.
http://danyk.cz/iz_osc_en.html

Und zur Weiterbildung empfehle ich immer diese alte Geschichte hier:
Beitrag "MC34063 step-up 42V out mit externem Mosfet"

MfG

: Bearbeitet durch User
von Jürgen W. (Firma: MED-EL GmbH) (wissenwasserj)


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Dein MOSFET wird bei den gewünschten Ausgangswerten abrauchen: Hab' eine 
LTspice-Simulation laufen lassen und dort würden bei Vollast ca. 20W 
verbraten werden - wenn schon, dann bitte den Transistor nehmen, der 
auch in der Beispielschaltung gegeben ist (11mOhm vs 75mOhm).

Die Dioden verbrennen auch nochmal >3W - also Kühlkörper vorsehen.

Hinsichtlich bestehender Probleme mit Deiner Beschaltung: So ein Regler 
ist halt dazu gemacht, daß man ihn selbst mit den Widerständen, 
Kondensatoren, etc. parametrisiert - d.h. man muß den Rechenstift in die 
Hand nehmen. Und eine Kompensationsschaltung ohne RC-Glied geht gar 
nicht - das gibt ganz hässliche undefinierte Pulse.

Weitere Punkte:
#1: Auch wenn Du eine Experimentierschaltung hast, mußt Du bei diesen 
Strömen und Spannungsspitzen trotzdem auf die Sense-Leitung aufpassen - 
die schießt sonst quer, v.a. mit so kleinen Sense-Widerständen 
(hoffentlich kein Steckbrett-Aufbau).
#2: Das Datenblatt empfiehlt in Abschnitt 8.3.9 ganz klar eine 
Slope-Compensation bei Duty Cycle >50% - und genau das hast Du.
#3: Soft Start implementieren, sonst hast Du unkontrollierbare 
Einschaltströme, die den MOSFET zerstören können.
#4: Welche Kondensatoren verwendest Du? Sind die niederohmig genug für 
Deine Anwendung?

von Nöpe N. (thomas95)


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Hallo Liebe Leute,


Danke! schon mal den vielen Tipps.

Also hier sind schon mal vorab paar Bilder, mit einer schlechten Quali.

Der Keramikwiderstand der dient nur dazu um den Spulenstrom per Oszi zu 
messen.
Die Parallel geschaltete Diode am Mosfet dient nur dazu um die Interne 
Diode im Mosfet nicht zu belasten sondern nur externe.

Also Ahnung besitze ich nur Grundwissen also z.b.

Induktiviäten und Kapazitäten in der Leiterbahnen, Skin Effekt bei hohen 
Frequenzen.
Umschaltverluste im Mosfet, Kernsättigung usw.

Lg.

von Nöpe N. (thomas95)


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Ergänzung

Rückseite zu der Schaltung.

von Nöpe N. (thomas95)


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Natürlich meine zweite Frage währe, welcher Kern siehe Foto geeignet 
ist, weil ich momentan kein Mainbord da habe ;).

von Dieter (Gast)


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Das laesst sich auch per Hand, Zettel und Stift, berechnen mit recht gut 
angenaehert Ergebnissen fuer die Spule.

von Dieter (Gast)


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Bei dem Aufbau ist es notwendig mit niedriger Schaltfreqenz zu arbeiten. 
Im Gegenzug wird dabei die Spule groesser.

L~ U/I *1/dt

Saettigung des Kernes mit Spulen gleicher Baugroesse vergleichen, als 
Anhaltswert.

von der schreckliche Sven (Gast)


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Auch mit Hobbymitteln kann man eine ordentliche Platine basteln.
Und ein ordentliches Foto machen.
Und einen wahrheitsgetreuen Schaltplan zeichnen.

Nöpe N. schrieb:
> Natürlich meine zweite Frage währe, welcher Kern siehe Foto geeignet
> ist

Keiner.
Welchen hast Du denn bis jetzt verwendet?

von Nöpe N. (thomas95)


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der schreckliche Sven schrieb:
> Auch mit Hobbymitteln kann man eine ordentliche Platine basteln.
> Und ein ordentliches Foto machen.
> Und einen wahrheitsgetreuen Schaltplan zeichnen.
>
> Nöpe N. schrieb:
>> Natürlich meine zweite Frage währe, welcher Kern siehe Foto geeignet
>> ist
>
> Keiner.
> Welchen hast Du denn bis jetzt verwendet?

Danke Sven,

Tja kauf dir ne Brille, dann siehste mehr ;).

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

diejenigen Bauteile, die die Leistung übertragen, sind viel zu weit 
auseinander, der FET hat anscheinend keinen Kühler und die Ansteuerung 
des Gates dürfte bei dieser Entfernung auch nicht mehr optimal sein.

Die beiden einsamen Elkos sollten für die angestrebte Leistung mehrere 
parallel sein, sonst werden sie zu warm und die Quelle ist nicht 
niederohmig genug.

Am Gate sollten 10 bis 33 Ohm sein zum UC...

OK, das war der erste optimistische Versuchsaufbau.

hier noch etwas ähnliches, das anscheinend funktioniert:

http://www.sprut.de/electronic/switch/up.htm



MfG

: Bearbeitet durch User
von der schreckliche Sven (Gast)


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Ja mei, sowas passiert öfter.

Zuerst kommt die Frage:

Nöpe N. schrieb:
> Welche Fehler sind von eurer seite aus vorhanden?

Wehe dem Deppen, der sich mit einer Antwort versucht:

Nöpe N. schrieb:
> Tja kauf dir ne Brille, dann siehste mehr ;).

Und tschüss...

von voll leer (Gast)


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Ich fragte nach einem Schaltplan. Einem, den Du halt notfalls selbst
zeichnest - wenn Du schon andere Schaltungen "abänderst", so daß halt
Deine dann keiner Vorlage wirklich entspricht.

Ohne Schaltplan kann man tagelang ergebnislos herumschwänzeln.

Modifikationen an/von Vorlagen sind auch nichts für völlige Anfänger.
Du solltest erst mal Schaltungen aus sicherer Quelle (sorgf. Auswahl!)
exakt nach Vorlage nachbauen - dabei lernen, worauf es ankommt.

So traurig es klingen mag: Den Aufbau kannst Du eigentlich wegschmeißen.
Der würde nur mit viel Glück eines Tages halbwegs funzen. Guck mal hier:

http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

Das gilt auch für Step-Up. Dein Aufbau hat viel zu lange Strompfade.
Und das ist bei gängigen Schaltfrequenzen bei weitem nicht nur ein
Problem der ohmschen Verluste an diesen, sondern stört die Funktion
von Grund auf (macht sie unmöglich).

Zu guter Letzt gebe ich Sven recht: Du scheinst nicht die rechte
Motivation zu haben, anderen dabei zu helfen, Dir zu helfen.

von Nöpe N. (thomas95)


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Mahlzeit,

Ich war bisher Unterwegs gewesen, Familien Ausflug ;).

Ich hab mal nen Schaltplan gezeichnet, da ist alles soweit eingezeichnet 
und stimmt auch soweit mit der Platine überein.

Lg.

von voltwide (Gast)


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Der UCC3842 wurde vor 1-2 Generationen entwickelt für Netzbetrieb, d.h. 
wenigstens 117Vac Eingangsspannung.
So etwas läßt sich nicht beliebig skalieren auf andere 
Betriebsspannungen.
In diesem Fall solltest Du Dir mal überlegen, wieviel Leistung allein an 
Deinem Stromfühler-Shuntwiderstand bei Volllast 250W verbraten werden 
müssen. Das allein dürfte so um die 10% Wirkungsgrad kosten.
Des weiteren sehe nicht einmal ansatzweise eine Frequenzkompensation zur 
Stabilisierung der Regelung.
Außerdem wurde ja bereits darauf hingewiesen, dass Du für zu erwartenden 
Tastverhältnisse >50% eine sog "slope compensation" benötigen wirst, 
andernfalls wird die Regelung ebenfalls instabil.
Am Ende steht dann ein rauschender, pfeifender oder zwitschernder 
Wandler, keiner weiß warum das Scheißding nicht funktioniert und wir 
haben wieder mal gelernt: Schaltwandler sind einfach Mist!
Also, wenn Du nicht an Alles denkst, wird es auch nicht das tun was Du 
erwartest. Solange Du Schaltungsteile ignorierst, die Du noch nicht 
verstanden hast, hast Du Krieg mit der Technik.

von oldeurope O. (Gast)


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Nöpe N. schrieb:
> der sollte aus 17V
> mindestens 45V mit 5A erzeugen, aber da gibt es schon Probleme.

Für Dich ist sicher eine Ladungspumpe ein gangbarer Weg.

LG
old.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Vor das Gate sollte noch ein Widerstand und von Pin3 zu GND etwa 330 pF.
Die Referenzspannung und die Betriebsspannung sollten beide mit 100nF 
Keramik gegen GND abgeblockt sein.



MfG

: Bearbeitet durch User
von Günter Lenz (Gast)


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Nöpe N. schrieb:
>Der UC3842 soll als Step Up Wandler arbeiten, der sollte aus 17V
>mindestens 45V mit 5A erzeugen, aber da gibt es schon Probleme.

Du willst also 225W übertragen.

>1. IRFP 250N Mosfet wird knall heiß (Gate Signal sieht ok aus)

Er schaft es also nicht den Strom, der notwendig ist, zu schalten.
Hat er wenigstens ein Kühlkörper.

>2. hoher Eingangsstrom von 2.5A (Ausgangsspannung/Leistung 35V 0.9A)

Wiso bist du der Meinung das 2.5A Eingangsstrom hoch ist?
Wenn Spannungen Hochtransformiert werden, ist der Strom
primärseitig um das Übersetzungsverhältnis höher als auf
der Sekundärseite. Du willst am Ausgang 5A haben, dann
kannst du am Eingang mit rund 15A rechnen, etwas Verluste
gibt es ja auch noch. Der FET schaltet Rechteckig, bei
einem Impulsverhältnis von 1:1 müste er dann schon
30A schalten. Ist dein FET und deine Speicherdrossel
dafür überhaupt ausgelegt?

von der schreckliche Sven (Gast)


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Hallo Nöpe,
Wegen dem Unfug, den die Anderen schreiben, melde ich mich doch noch 
mal.

Du hast eine gute Schaltung verlinkt, siehe Anhang.

Dann mach es halt GENAU SO.

Der UC384X arbeitet im Strom-Modus. Der zusätzliche Transistor macht 
daraus einen Spannungs-Modus. Damit würde die Schaltung auch ohne Shunt 
arbeiten. Der dient jetzt aber noch als "Notbremse", falls der 
Spulenstrom hochklettern sollte. Dafür kann er recht niederohmig 
ausfallen, in der verl. Schaltung sind es 0,01 Ohm.
Ich habe noch eine kleine Zeichnung gemacht.
Der rot gezeichnete Strompfad sollte so kurz und induktivitätsarm wie 
möglich gestaltet werden. Wenn nämlich der Transistor (sehr schnell) 
abschaltet, fließt der Spulenstrom dennoch weiter, egal wohin. Darum ist 
es notwendig, ihm einen niederohmigen und induktivitätsarmen Pfad 
anzubieten, damit er dahin fließen kann, wo man ihn haben will. Es ist 
auch gut, dem Elko einen Foko mit ~1µF parallel zu schalten.
Zur Induktivität: Auf Deinem Foto sehe ich einen blau lackierten 
Ringkern. So sehen Ferrit-Ringkerne von Epcos aus. So einer wäre total 
ungeeignet. Überhaupt findet man geeignete Kerne selten im 
Elektronikschrott. Du wirst Dir was kaufen müssen, wenn Du ein gutes 
Ergebnis haben willst. Ich empfehle einen RM14-Kern aus N87 mit 2mm 
Luftspalt. Rechne Dir die nötige Windungszahl aus, und sieh zu, daß Du 
den Wickelraum nutzt. Es ist auch besser, viele dünne Kupferlackdrähte 
parallel zu schalten.

Und noch was: Wenn Deine Motorik nicht mehr hergibt, als dieses 
Lötzinn-Gebatze, ist Elektronik definitiv das falsche Hobby für Dich.

von M. D. (Firma: Speedlimit) (speedlimit)


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>voltwide (Gast)schrieb:

>Der UCC3842 wurde vor 1-2 Generationen entwickelt für Netzbetrieb, d.h.
>wenigstens 117Vac Eingangsspannung.
Wie kommst du darauf?
Die ganze Serie arbeitet mit Vi(VCC) max. 30V-DC!
Intern ist eine 34V Zehner anwesend.
Der UC3842 min. 9V-DC (VCC) und der UC3843 min. 7V-DC (VCC)

>So etwas läßt sich nicht beliebig skalieren auf andere
>Betriebsspannungen.
Eben doch, von 9-30V DC, bzw.(UC3843) 7-30V DC!
Sonst würde ja das "StepUp-Modul" gar nicht funktionieren.

von oldeurope O. (Gast)


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Bei so niedrigen Eingangsspannungen ist ein
Strom-Modus-Regler eigentlich nicht die richtige
Wahl wegen des Spannungsabfalls am Shunt.

Hier liegt er in der Größenordnung des RDSon.
Im Idealfall setzt der Shunt da schon soviel
Wärme um wie der PWRMOSFET.

Und der TE möchte 225W am Ausgang zapfen.

Gibt es da keine asc zu?

LG
old.

von Mark S. (voltwide)


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M. D. schrieb:
>>voltwide (Gast)schrieb:
>
>>Der UCC3842 wurde vor 1-2 Generationen entwickelt für Netzbetrieb, d.h.
>>wenigstens 117Vac Eingangsspannung.
> Wie kommst du darauf?
> Die ganze Serie arbeitet mit Vi(VCC) max. 30V-DC!
> Intern ist eine 34V Zehner anwesend.
> Der UC3842 min. 9V-DC (VCC) und der UC3843 min. 7V-DC (VCC)
>
>>So etwas läßt sich nicht beliebig skalieren auf andere
>>Betriebsspannungen.
> Eben doch, von 9-30V DC, bzw.(UC3843) 7-30V DC!
> Sonst würde ja das "StepUp-Modul" gar nicht funktionieren.

Natürlich wird dieser chip nicht selbst direkt aus 300Vdc gespeist.
Aber er ist gedacht zur Ansteuerung von Eintaktwandlern im Netzbetrieb, 
wobei er aus einer entsprechenden Hilfsversorgung gespeist wird.
Bei 300Vdc fallen 1-2V Spannungsverlust über dem source-Widerstand des 
PowerMOSFET kaum ins Gewicht.
Bei 15V aber schon.

: Bearbeitet durch User
von voll leer (Gast)


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Es stimmt schon, daß es (vor allem heutzutage) einige besser geeignete 
Controller für DC-DC mit niedriger Spannung und hohem Strom gibt. Hierin 
steht auch irgendwo etwas von "Off-Line"... (bei 2en der UC-Reihe).

http://www.ti.com/lit/an/slua143/slua143.pdf

Allerdings steht darin sogar auch, wie man das mit einem kleinen 
Stromwandler verbesserte. Aber auch ein passender OPV könnte dazu 
benutzt werden, den Spannungsfall verstärkt an das IC zu liefern.

Benutzte man dann noch einen geeigneten FET (55V-100V Sperrspannung, 
dazu niedriger R_ON - bis hin zu ca. 10mOhm möglich, glaube ich), stünde 
einem
Wandler mit recht hoher Effizienz nicht mehr ganz so viel im Wege.

Ich könnte mir vorstellen, daß man hier im Forum schon mit einer Menge
Unterstützung rechnen könnte, wenn man in die Richtung wollte. Halt von 
Anfang an mit Hilfe, statt des Versuches, obige Schaltung irgendwie noch
funktional (halb- oder viertelwegs) zu kriegen.

von oldeurope O. (Gast)


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Mark S. schrieb:
> Bei 300Vdc fallen 1-2V Spannungsverlust über dem source-Widerstand des
> PowerMOSFET kaum ins Gewicht.
> Bei 15V aber schon.

Dafür addieren sie ja Spannung auf den Pin ...

voll leer schrieb:
> (vor allem heutzutage)

TDA4605 und ähnliche gab es damals auch.
Da hast Du keinen Shunt.

LG
old.

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