Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LDO-Spannungsregler MCP1801 falsche Spannung


von Günter N. (turtle64)


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Ich habe auf 20 gleichen Platinen den Spannungsregler MCP1801 mit 1.8V 
Ausgangsspannung verbaut. Jetzt zeigt sich, dass bei 10 Platinen 
tatsächlich 1.8V anliegen, bei den restlichen aber 2.25V. Die 
Beschaltung mit den Kondensatoren ist wie im Datenblatt. Die Markierung 
auf den Reglern ist laut Datenblatt richtig für 1.8V; einen 2.25V-Typen 
gibt es auch gar nicht, jedenfalls nicht als Standardwert.
Braucht der MCP1801 eine Mindestlast am Ausgang? Oder liegt hier ein 
Fertigungsfehler beim Spannungsregler vor?

: Verschoben durch Moderator
von Teo D. (teoderix)


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Günter N. schrieb:
> Braucht der MCP1801 eine Mindestlast am Ausgang?
> ...
> Oder liegt hier ein
> Fertigungsfehler beim Spannungsregler vor?

Nein.
Unwahrscheinlich aber nicht unmöglich.
Häng doch mal ein Oszie dran, nich daß das schwingt!?

von MiWi (Gast)


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Günter N. schrieb:
> Ich habe auf 20 gleichen Platinen den Spannungsregler MCP1801 mit
> 1.8V
> Ausgangsspannung verbaut. Jetzt zeigt sich, dass bei 10 Platinen
> tatsächlich 1.8V anliegen, bei den restlichen aber 2.25V. Die
> Beschaltung mit den Kondensatoren ist wie im Datenblatt. Die Markierung
> auf den Reglern ist laut Datenblatt richtig für 1.8V; einen 2.25V-Typen
> gibt es auch gar nicht, jedenfalls nicht als Standardwert.
> Braucht der MCP1801 eine Mindestlast am Ausgang? Oder liegt hier ein
> Fertigungsfehler beim Spannungsregler vor?

Versuche herauszufinden wie der Fehler entsteht:

entsteht das Problem bei Lastsprüngen?
Temperaturabhängig?
Verschwindet der Fehler unter gewissen Umständen wieder?
Ist die Ausgangsspannung am Oszi supersuaber? (AC-Messung im mV-Bereich)
Wird der MCP warm (Wärmebildkamera!)?
Schwingt irgendwas?

Wenn nein: Microchip damit konfrontieren...


Zur Anmerkung: Wir haben binnen eines Jahres 2 Errratas bei deren 
Bauteilen (irgendwo hier hab ich das Desaster mit dem MCP1710 
detailierter beschrieben) gefunden - und das bei nur 3 in diesem Jahr 
von Microchip verwendeten Chips. Über die Probleme vorher mag ich mich 
nicht weiter auslassen... - Konklusio für uns: Bei uns sind die für 
Neuentwicklungen gesperrt.

MiWi

von Harlekin (Gast)


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Günter N. schrieb:
> 20 gleichen Platinen

Günter N. schrieb:
> 10 Platinen tatsächlich 1.8V anliegen, bei den restlichen aber 2.25V

Mich erstaunt die gleichmässige Verteilung. Zufall?

Handelt es sich um einen Nutzen? Könnte unterschiedliche Behandlung 
resp. Bestückung eine Rolle spielen? Nutzenabhängige Löttemperaturen? 
Zerstörung durch Verpolung? ICT-Test?

von Wolfgang (Gast)


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Günter N. schrieb:
> Ich habe auf 20 gleichen Platinen den Spannungsregler MCP1801 mit 1.8V
> Ausgangsspannung verbaut.

Dann zeig doch mal Schaltplan und Aufbau der Platinen.
Wie sieht es mit den erforderlichen Kondensatoren an Ein- und Ausgang 
aus?
Vielleicht schwingen deine 2.25V-Exemplare.

von MaWin (Gast)


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Günter N. schrieb:
> Braucht der MCP1801 eine Mindestlast am Ausgang?

Ja, 1mA, ist es bei euch nicht üblich Datenblätter zu lesen bevor ihr 
Bauteile einsetzt ?

von Günter N. (turtle64)


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Zunächst einmal vielen Dank für die Rückmeldungen, besonders an MiWi.

Die Lösung des Problems steht weiter unten.

@MaWin:
Ich hatte mich schon gefreut, dass hier mal eine Diskussion fruchtbar 
verläuft ohne die leider meist auftretende Polemik. Hat leider wieder 
mal nicht geklappt.

<sarkasmus>
Datenblätter lesen wir natürlich nur, wenn gar nichts anderes mehr 
hilft.
</sarkasmus>

Im Datenblatt steht nichts über eine minimale notwendige Belastung des 
Ausgangs. Im Gegenteil, es gibt sogar ein Schaltungsbeispiel im 
Abschnitt 6.4, wo der MCP1801 als Spannungsreferenz genutzt wird, da 
fließt praktisch gar kein Strom.

Es hat sich jetzt gezeigt, dass die Ausgangsspannung korrekt auf 1.800V 
geht, wenn der Ausgang etwas höher belastet wird (zusätzlich R=1kOhm). 
Bei einigen Reglerexemplaren braucht man das nicht, andere brauchen es. 
Die angeschlossenen Sensoren ziehen je nach Betriebszustand nur zwischen 
5µA und 1.5mA, das reicht wohl nicht aus.

Das Problem ist damit gelöst.

von MaWin (Gast)


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Günter N. schrieb:
> Im Datenblatt steht nichts über eine minimale notwendige Belastung des
> Ausgangs

Doch, natürlich, Augen aufmachen, hilft offenbar nicht mal wenn man dich 
darauf hinweist.

Load regulation nur im Bereich von
IL = 1.0mA to 100mA

Stattdessen faselst du was von Polemik. Klar, Schuld sind immer die 
anderen.

von soso... (Gast)


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Der MCP1801 muss auch bei 0µA die 1,8V liefern, oder er ist defekt.
Die Leute mit dem 1mA sollen bittschön Belege liefern, denn für das 
Gegenteil gibt es Belege!

Ich zitiere mal aus dem Datenblatt:
"The operating continuous load range of the
MCP1801 is from 0 mA to 150 mA. The input operating
voltage range is from 2.0V to 10.0V..."
Alle Diagramme gehen bis 0mA herunter.

0mA. Das heißt, ohne Last müssen da 1,8V herauskommen. MÜSSEN, sonst ist 
der Regler defekt.

Meine Vermutung ist:
Ihr bringt irgenwie einen Strom in das 1,8V-Netz ein. einen geringen 
Strom. Ich tippe auf ein Signalnetz.
Was ich schon hatte: Ein Sensor hängt an einem IC, der hatte am Eingang 
eine "weak pull up". Der zog die Versorgung hoch. LDOs könen kaum oder 
keinen Strom nach Masse ableiten (negative Last nicht zulässig), daher 
ziehts die 1,8V hoch, zum Beispiel nach 3V3.
Hab ich schon geschafft. Einen weak pullup übersieht man schnell.

von soso... (Gast)


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MaWin schrieb:
> Load regulation nur im Bereich von
> IL = 1.0mA to 100mA

Nur für diesen Bereich gelten die Angaben für Load regulation.

Das heißt nicht automatisch, das der Regler 0mA nicht kann. Insbesondere 
steht expliziet im Datenblatt drin, dass das ein zulässiger Betriebsfall 
ist. Zitat siehe oben. Findet sich unter "5.0 Functional Description".

von Bernd B. (bbrand)


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soso... schrieb:
> Nur für diesen Bereich gelten die Angaben für Load regulation.

Richtig, in diesem Bereich wird eine Abweichung von max. 50mV 
garantiert. Das bedeutet aber im Umkehrschluss, dass die Abweichung 
außerhalb dieses Bereichs durchaus größer sein kann.

von Harald A. (embedded)


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MiWi schrieb:
>
> Zur Anmerkung: Wir haben binnen eines Jahres 2 Errratas bei deren
> Bauteilen (irgendwo hier hab ich das Desaster mit dem MCP1710
> detailierter beschrieben) gefunden - und das bei nur 3 in diesem Jahr
> von Microchip verwendeten Chips. Über die Probleme vorher mag ich mich
> nicht weiter auslassen
>

Das kann ich nur bestätigen, insbesondere mit Analog und Mixed-Signal 
hat Microchip immer wieder so seine Problemchen. Habe da auch schon 
diverse Geschichten erlebt, z.B. mit dem Spannungsreglern in den ersten 
LIN-Transceivern. Das Verhalten war grauenhaft.

von soso... (Gast)


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Bernd B. schrieb:
> soso... schrieb:
>> Nur für diesen Bereich gelten die Angaben für Load regulation.
>
> Richtig, in diesem Bereich wird eine Abweichung von max. 50mV
> garantiert. Das bedeutet aber im Umkehrschluss, dass die Abweichung
> außerhalb dieses Bereichs durchaus größer sein kann.

Das ist zwar richtig, aber dass dann die Spannung auf über >2V ansteigt, 
halte ich für ausgeschlossen. Man sollte bedenken, was der übliche 
Einsatzzweck eines MCP1801 ist - es ist ein Regler mit kleinem Iq 
(25µA).
Solche verwendet man eigentlich nur dann, wenn man eine Last von 
detulich unter 1mA hat.  Sonst macht das kleine Iq gar keinen Sinn.

Bitte schau dir auch die Diagramme an. Dort müsste sich das 
niederschlagen, wenn unter z.B. 100µA die Spannung steigen würde. Tut es 
aber nicht.

Im Übrigen habe ich den MCP1801 schon für mehrere Batteriebetriebene 
Geräte verwendet, die im standby <100µA sind, und derartiges nicht 
festgestellt. Was allerdings keine Allgemeingültige Aussage ermöglicht - 
Einzelstücke und so weiter.

Mein Vorschlag wäre:
Man kann recht einfach überprüfe, ob das Problem vorliegt.

Möglichkeit 1:
Man trennt die Versorgung des MCP1801 ab und misst die Spannung in den 
1V8. Steigt sie auf z.B. einige 100mV an? Dann speist man einen Strom 
ein.
Möglichket 2:
Man trennt die Last ab, und misst den Strom am Ausgang des Reglers - bei 
0mA Last.

Wenn der Regler im Leerlauf z.B. >50mV mehr ausgibt, würde ich dem 
Microchip-Support um Stellungnahme bitte. Die sind recht schnell, was 
Antworten angeht.

von Teo D. (teoderix)


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soso... schrieb:
> Solche verwendet man eigentlich nur dann, wenn man eine Last von
> detulich unter 1mA hat.  Sonst macht das kleine Iq gar keinen Sinn.

Hää... Nachdenken! Batterie Betrieb, Standby verbrauch 25µA. Auch wenn 
die Schaltung 100mA zieht, will ich das so haben! Was nützt ein Regler 
am Akku, der für sich alleine schon >10mA Verbrät, ohne das die 
Schaltung dahinter überhaupt läuft?

von Wolfgang (Gast)


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soso... schrieb:
> Das ist zwar richtig, aber dass dann die Spannung auf über >2V ansteigt,
> halte ich für ausgeschlossen.

Entscheidend ist nicht, was du davon hälst, sondern ob so ein Verhalten 
durch irgendeine Angabe im Datenblatt ausgeschlossen wird. Alles andere 
ist heiße Luft.

von Achim S. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Entscheidend ist nicht, was du davon hälst, sondern ob so ein Verhalten
> durch irgendeine Angabe im Datenblatt ausgeschlossen wird. Alles andere
> ist heiße Luft.

Noch mal die die Erinnerung ans Datenblatt:

The operating continuous load range of the MCP1801 is from 0 mA to 150 
mA.

Der Quiescent current vs. input voltage ist für 0µA Ausgangsstrom 
angegeben

Der GND-Current vs. load current ist bis 0 mA angegeben

Output voltage vs. output current bis 0mA angegeben

dropout voltage vs. load current ist bis 0mA angegeben.

die load regulation vs. temperature ist bis 100µA angegeben

das PSRR vs. frequency ist für 100µA angegeben

die dynamic load response ist ab 100µA angegeben

Und die load regulation ist tatsächlich für den Bereich 1mA bis 100mA 
angegeben. Aber trotzdem ist der Regler auf für mehr als 100mA 
vorgesehen (und eben auf für weniger als 1mA).

Wer aus diesem Mix unterschiedlicher Testbedingungen herauslesen will, 
dass genau die eine Messbdingung festlegt, dass ein Minimalstrom von 1mA 
gefordert ist, muss schon sehr weitsichtig sein. Und erklären können, 
was Microchip mit dem ersten zitierten Satz wohl gemeint haben könnte 
("The operating continuous load range of the MCP1801 is from 0 mA to 150 
mA.").


Teo D. schrieb:
> Hää... Nachdenken! Batterie Betrieb, Standby verbrauch 25µA. Auch wenn
> die Schaltung 100mA zieht, will ich das so haben! Was nützt ein Regler
> am Akku, der für sich alleine schon >10mA Verbrät, ohne das die
> Schaltung dahinter überhaupt läuft?

Genau wenn die Schaltung dahinter nicht läuft soll der LDO eben nur 25µA 
verbrauchen - und nicht noch zusätzlich 1mA in eine Mindestlast 
verschwenden, die zu dem Zeitpunkt nicht benötigt wird.

Kann natürlich sein, dass die Angaben im Datenblatt irreführend sind und 
viele Parameter bei einem Strom angegeben sind (0mA, 100µA), bei dem der 
Baustein gar nicht funktioniert. Für sehr viel wahrscheinlicher halte 
ich aber die Vermutung von soso:

soso... schrieb:
> Meine Vermutung ist:
> Ihr bringt irgenwie einen Strom in das 1,8V-Netz ein. einen geringen
> Strom.

Und er hat auch gleich noch einen einfachen Weg beschrieben, wie diese 
Vermutung durch Messungen bestätigt oder widerlegt werden kann.

von soso... (Gast)


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Nochmal.

Ich zitiere mal aus dem Datenblatt, für die Minimalstromverfechter, was 
Microchip als Anwendung für das Teil sieht:
"Smoke Detectors"
"Smart Battery Packs". Dito.
"Battery Powered Data Loggers"
Das sind alles Anwendungen mit Strömen << 1mA.

Das sollte ein starkes Indiz sein, dass die Minimalstromtheorie gewaltig 
stinkt. Selbst wenn man den oben angeführerten Wortlaut des Datenblatts, 
ich zitiere...:
"The operating continuous load range of the
MCP1801 is from 0 mA to 150 mA. The input operating
voltage range is from 2.0V to 10.0V..."

...als "Microchip Lüge" abtut.

von Günter N. (turtle64)


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Bei uns hängen nur 3 PCA9306 Lin Bus Transceiver an den 1.8V. Da gibt es 
je 2 Pullups, die SDA und SCL auf 1.8V hochziehen sollen. Ich messe 
aber, dass der Pegel auf SDA und SCL ein paar mV höher ist als die 1.8V 
aus dem Spannungsregler.
Es scheint tatsächlich so zu sein, dass hier die PCA9306 etwas Strom auf 
die 1.8V-Leitung liefern, was der MCP1801 mangels Last nicht weggeregelt 
bekommt. Dass die PCA9306 das nicht sollten, steht auf einem anderen 
Blatt.
Bei den PCA9306 ist VREF1=1.8V, VREF2=3.3V.

von MaWin (Gast)


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Bernd B. schrieb:
> Richtig, in diesem Bereich wird eine Abweichung von max. 50mV
> garantiert. Das bedeutet aber im Umkehrschluss, dass die Abweichung
> außerhalb dieses Bereichs durchaus größer sein kann.

Eben. Z.B. 450mV.

von soso... (Gast)


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Günter N. schrieb:
> Bei uns hängen nur 3 PCA9306 Lin Bus Transceiver an den 1.8V. Da
> gibt es
> je 2 Pullups, die SDA und SCL auf 1.8V hochziehen sollen. Ich messe
> aber, dass der Pegel auf SDA und SCL ein paar mV höher ist als die 1.8V
> aus dem Spannungsregler.
> Es scheint tatsächlich so zu sein, dass hier die PCA9306 etwas Strom auf
> die 1.8V-Leitung liefern, was der MCP1801 mangels Last nicht weggeregelt
> bekommt. Dass die PCA9306 das nicht sollten, steht auf einem anderen
> Blatt.
> Bei den PCA9306 ist VREF1=1.8V, VREF2=3.3V.

Also fließt ein Leckstrom im PCA zwischen 3V3 und 1V8. Wieviel kannst du 
ja jetzt recht genau berechnen, denn der fließt (bei <300mV) 
größtenteils über die Pullups in die 1V8.

Wenn das mehr als ein paar µA (sagen wir mal, >5) ist, kann das schon 
ausreichen, weil der MCP1801 maximal soviel Strom nach GND ableiten 
kann, wie der Feedbckkreis bei 1,8V zieht. Das dürfte minimal sein, denn 
die GESAMTE Stromaufnahme liegt ja nur bei 25µA, da sind für den 
Feedbackkreis nicht mehr viele µA übrig.

Daher ist hier nicht mit einem "besseren" LDO geholfen. Ein TPS709 (als 
Beispiel) würde noch viel schneller hochdriften.
Man müsste eine Pulldown in die Versorgung tun. Wenn du auf Batterie 
laufen musst, musst du den max. Leckstrom bei den Herstellern erfragen, 
die schreiben den nämlich nicht ins Datenblatt.
Wenn nicht, 10k rein und fertig. Die 180µA interessieren dann nicht.

von MiWi (Gast)


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soso... schrieb:

> Man müsste eine Pulldown in die Versorgung tun. Wenn du auf Batterie
> laufen musst,

dann nimmt man einen OPV, der unter 1uA Eigenbedarf hat und macht damit 
einen kleinen Shuntregler, der dann, wenn die Ausgangsspannung über 
1,85V steigt die Spannung auf 1,85V klemmt. BTDT. Damit steigt die 
Spannung nicht unmäßig an und es wird nur dann Strom abgeleitet wenn es 
nötig ist...

Ob das langfristig ökonomischer ist 1uA Dauerstrom zu haben oder 
gelegentlich den Mehrstrom durch einen Pulldown zu haben ist aber 
Bestandteil einer Gesamtenergiebetrachtung, die nur der TO machen kann.

MiWi

von Pandur S. (jetztnicht)


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Allenfalls koennte man sich die Schaltung vom externen LIN Bus speisen 
lassen ... also noch etwas weiter denken.

von APW (Gast)


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Wenn ein Spannungsregler einen Mindeststrom am Ausgang benötigt, steht 
dies explizit im Datenblatt. Diese Eigenschaft ist zu grundlegend, als 
dass ein Hersteller sie der Interpretation durch den Datenblattleser 
ausliefern würde.

Wenn man Note 4 zur "Load Regulation" liest, ist klar, dass die Messung 
nicht ab 0 mA starten kann, denn das wäre sinnlos!

Load Regulation ist hier die Abweichung (dU_out/U_out) der 
Ausgangsspannung bei Teststrom x im Vergleich zur unbelasteten 
Ausgangsspannung. Wobei es aber im Datenblatt nicht (dU_out/U_out) 
heissen sollte, sondern einfach (dU_out).

von APW (Gast)


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OK, im Datenblatt steht "VIL=1.0mA to 100mA".
Heisst das Grundlast 1mA gepulst auf 100mA?
Soweit die Testschaltungen zur "Load Regulation" in Datenblättern 
abgebildet waren, habe ich schon beide Arten gesehen: mit und ohne 
Grundlast.

von Wolfgang (Gast)


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APW schrieb:
> Wenn ein Spannungsregler einen Mindeststrom am Ausgang benötigt, steht
> dies explizit im Datenblatt. Diese Eigenschaft ist zu grundlegend, als
> dass ein Hersteller sie der Interpretation durch den Datenblattleser
> ausliefern würde.

Falls die Überspannung daran liegt, dass von der dahinter liegenden 
(unbekannten) Elektronik ein Strom kommt, den der Regler mangels 
4-Quadrantenfähigkeit nicht schlucken kann, ist das nicht Schuld des 
LDO-Herstellers.

Da der TO seine Schaltung aber anscheinend nicht zeigen will, kann man 
hier lustig weiter rätseln.

von Achim S. (Gast)


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Wolfgang schrieb:
> Da der TO seine Schaltung aber anscheinend nicht zeigen will, kann man
> hier lustig weiter rätseln.

Das Rätseln ist schon lange zu Ende: der TO hat gestern in diesem 
Beitrag
Beitrag "Re: LDO-Spannungsregler MCP1801 falsche Spannung"
bestätigt, dass es sich um eine Rückspeisung über Signalleitungen 
handelt (wie von soso als erstem vermutet).

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