Hallo zusammen, ich habe folgende Schaltung aufgebaut, welche angeblich 5V/3A liefern soll: https://webench.ti.com/power-designer/switching-regulator/customize/1?noparams=0 Das ganze läuft ohne Last auch ganz gut bei 4.92V. Bereits bei 1,2A Ausgangsstrom wird die Spule+Schaltregler heiß und die Spannungs bricht auf 4,6V ein. Bei 2A schaltet sich der Regler nach wenigen Sekunden Aus/Ein/Aus... Von den 3A sind wir also weit enfernt. Anbei zwei Bilder des Schaltreglerausgangs/Spuleneingangs, sowie das Layout. Ich habe das Layout mit/ohne ratsnest hochgeladen, da man sonst vermutlich nix erkennt (ist so vermutlich schon nicht selbsterklärend). Im groben ist es so: Vorderseite: Schaltregler/Spule Rückseite: Kondensatoren und Feedback Widerstände. Kann ein erfahrener Elektroniker evtl. schon ein Problem erkennen? Ich habe die empfohlene Spule genommen, die Kondensatoren sind vielschicht/Keramik. ich freue mich auf eure Unterstützung ! Gruß, Philipp
:
Verschoben durch User
Ist die Spule für die Ströme ausgelegt? Bei dem Strom muss auch genügend magnetisches Material vorhanden sein, dass die Spule nicht in die Sättigung geht.
Ja die Spule hat 2,2uh / 4,3A Nennstrom / 6,1A Sättigung Das ganze läuft auch wie bei TI angegeben bei 2Mhz (siehe Anhang "Spuleneingang bei 1,2A). ich hatte gehofft, das jemand aus dem Oszillogramm sehen kann, ob es ein Problem mit der Sättigung gibt. Oder an welchen Stellen ich messen soll. Gruß, Philipp
Dein Problem dürfte die hohe Schaltfrequenz sein - Du arbeitest ja bei 2MHz, das erhöht die Schaltverluste. Das Aus/ein wird sich wohl durch den integrierten thermischen Schutz ergeben.
Philipp L. schrieb: > Spule+Schaltregler heiß Du baust hohe Kapazitäten im Layout auf, die dann mit 2Mhz gespeist werden. Keine Masseflächen unter der Spule und zwischen den Anschlüssen. Alles was schnell geschaltet wird muss ausreichend Abstand zur Masse haben. Das Center Pad von dem TI ist Wärmeabfuhr. Verpass dem Thermovias und Kühlfläche auf der Rückseite. Du hast kein Spulenproblem. Das ist der Schaltregler der in den Eigenschutz geht. Erst die Peakstrombegrenzung (spg Einbruch), danach der thermische Schutz.
Wo sind denn C9 und C10 und wie sieht die Masseverbindung aus? Also die Schleife aus Ausgang der Spule über die Kondensatoren über Masse zurück zum IC sollte möglichst kurz und niederohmig sein. Ich sehe da zwar viel geflutete Masse, aber nur wenige Vias.
Die Oszibilder sehen erst mal normal aus, beim ersten Bild ist der Wandler im lückenden Betrieb, bei zweiten im synchronen Betrieb. Was nicht so optimal ist ist deine Masseführung, wenn ich es recht sehe hast du die Verbindung von Top und Bottom GND-Layer im gelben Kreis? Das sind dann ziemlich lange Massewege. Wie groß ist eigentlich deine Eingangsspannung? Hast du mal den Wirkungsgrad berechnet, den dein Wandler hat?
R18/19 und C14 würde ich so nahe wie möglich am FB-Pin des Reglers platzieren. Die Leitung zwischen dem Spannungsteiler und dem FB Pin ist sehr hochohmig. Wird hier eine Störung induziert, so versucht der Regler das sofort auszuregeln, was sogar zu einem Aufschwingen führen kann. Lieber die 5V am Ausgang der Spule quer über die Leiterplatte führen (die lassen sich nicht so leicht stören) und dann erst nahe am Regler teilen. Evtl kannst du mal versuchen, den Spannungsteiler niederohmiger zu machen, oder ihn nahe am FB-Pin fliegend zu verdrahten. Nur um zu sehen, ob es in diese Richtung geht.
Michael K. schrieb: > Das Center Pad von dem TI ist Wärmeabfuhr. > Verpass dem Thermovias und Kühlfläche auf der Rückseite. Ja, aber der geht bei 2A nach wenigen Sekunden in die Begrenzung. Er hat ja links rechts jeweisl die GND-Fläche zur Abfuhr. Natürlich bringen Thermovias und Massefläche auf der Rückseite noch mehr, aber da es nach wenigen sekungen "kracht", ist dies allein evtl. nocht nicht das Rätsels Lösung? > Das ist der Schaltregler der in den Eigenschutz geht. > Erst die Peakstrombegrenzung (spg Einbruch), danach der thermische > Schutz. Ja, aber was mache ich dagegen? > Du baust hohe Kapazitäten im Layout auf, die dann mit 2Mhz gespeist > werden. > Keine Masseflächen unter der Spule und zwischen den Anschlüssen. Kapazitäten sind doch immer auch im Ausgang enthalten, macht da die Massefläche unter der Spule noch etwas aus? > Alles was schnell geschaltet wird muss ausreichend Abstand zur Masse > haben. Okay, dann lasse ich die Massefläche auf der Rückseite weg. Die Fläche Vin auf der Vorderseite auch weglassen? Mir sind noch 2 Dinge aufgefallen: 1:Kondensator im Webench sind beim Ausgang 2x47uf angegeben, welche ich auch verbaut habe. Im Datenblatt des LMR23630 sind für 2Mhz und 2,2uH jedoch nur 1x33uF angegeben. Kann dies auch ein Problem sein? ich habe dafür "X5R-G1206 47/6" verwendet, ist das okay oder muss ich da auf etwas besonderes achten? https://www.reichelt.de/smd-vielschichtkondensator-g1206-47-f-6-3v-x5r-g1206-47-6-p89743.html 2:Diode Ich wollte mir die Regeln von Lothar Miller an meinem Layout ansehen (siehe Anhang). http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler Dabei ist mir aufgefallen, dass es keine Diode gibt (ist intern im LMR ?) Gruß, Philipp
Philipp L. schrieb: >> Keine Masseflächen unter der Spule und zwischen den Anschlüssen. > Kapazitäten sind doch immer auch im Ausgang enthalten, macht da die > Massefläche unter der Spule noch etwas aus? man Wirbelstrom.
Philipp L. schrieb: > Ja, aber der geht bei 2A nach wenigen Sekunden in die Begrenzung. Hast du das Datenblatt des Chips gelesen? Nein, hast du NICHT - jedenfalls nicht gründlich genug. Der Ausgangtransistor kann maximal 3 Ampere abgeben, mehr ist nicht drin. Siehe Abschnitt 7.3 und die dortige Tabelle. Und was sagt dir das? Du kannst NICHT erwarten, so einem Schaltregler einen Ausgangsstrom von 3 Ampere abzuverlangen. Die 3 Ampere sind Ausgangsstrom PLUS Ripplestrom. Jetzt könnte man ja durch eine größere Induktivität der Drossel den Ripplestrom reduzieren und damit näher an die 3 Ampere herankommen, aber dabei muß der Chip dann auch unter einer größeren Last einschalten, was ihm weitere Schaltverluste einbringt. Aus dem Diagramm auf Seite 1 kannst du sehen, daß dieser Regler eigentlich für etwa 1 Ampere gedacht ist und bei höherem Ausgangsstrom im Wirkungsgrad abstürzt. Du hast an Rdson typisch 0.180 Ohm für den Schalttransistor und 0.1 Ohm für den Klemmtransistor. Um dein Problem etwas abzumildern schalte mal ne gute 3 Ampere Schottky-Diode zwischen SW und GND. Kann ja sein, daß die dann einen guten Teil der Abwärme übernimmt. Und entferne den Widerstand an RT, damit der IC bei 400 kHz schaltet. Das dürfte deine Schaltung entlasten. W.S.
Michael K. schrieb: > Alles was schnell geschaltet wird muss ausreichend Abstand zur Masse > haben. Kannst du darauf bitte genauer eingehen, vor allem was mit schnell und ausreichend Abstand gemeint ist? Ich hab es bislang immer so gehalten, dass ich versucht habe die Stromschleifenimpedanz gering zu halten und daher auch bei Schaltreglern unter der Spule und direkt daneben mit Masse (und vielen Vias) geflutet habe. Wie wirkt sich zu geringer Abstand denn aus? Ist das aus EMV technischer Sicht suboptimal oder gibt es da andere Gründe für diese Aussage? Vielen Dank schon mal im Voraus, lg
Philipp L. schrieb: > Kapazitäten sind doch immer auch im Ausgang enthalten, macht > da die Massefläche unter der Spule noch etwas aus? Wie hinz schon sagte: Wirbelstroeme, entstanden durch magnetische Einkopplung von Spule in Kupferflaeche. So ein veraenderliches Magnetfeld induziert eben Stroeme in Leiter(schleife)n. Außerdem hat man parasitaere Elemente (egal ob C oder L) nur in den wenigsten Faellen direkt parallel zu einem diskreten Bauteil gleicher Art - wie kommst Du darauf? Weißt Du gar nichts davon? Du unterschaetzt das alles ganz gewaltig. Probleme bekommt man nicht allein durch hohe Leistung (V*A) an Ein- und/oder Ausgang. Sondern es reicht allein schon hoher Strom (den man eben bei so niedriger Spannung hat, auch wenn die Leistung "ueberschaubar"), und im Besonderen dessen Aenderungsgeschwindigkeit (dI/dt). Bei so hoher Schaltfrequenz muß man ja auch steilflankig schalten. Ich empfehle Dir ganz dringend, mit weit geringerer Frequenz erste Erfahrungen mit Schaltreglern zu sammeln - evtl. 150kHz oder noch weniger, da sind wenigstens die Effekte viel einfacher beherrschbar. Schwierig ist allgemein: Hohes Transformations- also Uebersetzungsverhaeltnis (bei einem nichtisolierten Drosselwandler = extremer Tastgrad = extrem hoher Spitzenstrom); hohe Stroeme allgemein; hohe Flankensteilheit beim Schalten (was aber bei 2MHz weitgehend unumgaenglich ist). Du kannst also z.B. viel leichter 60VDC zu 40VDC @ 100W wandeln, als z.B. 16VDC zu 3,3VDC @ 30W. Nicht die Leistung allein zaehlt. Recherchiere mal ganz intensiv, belese Dich gruendlich. Klar kann man mit Hilfe der User hier das Ding zum Laufen kriegen, aber ich zweifle an, daß das automatisch dazu fuehrt, daß Du es zukuenftig (zumindest fast/annaehernd) "alleine schaffst". Es waere naemlich angesichts Deines Wissensstandes viel Arbeit, Dir das noetige erst mal beizubringen. Das ist -ernsthaft- Deine eigene Aufgabe. https://www.torexsemi.com/technical-support/application-note/design-guide-for-dcdc-converter/selecting-switching-frequency/ und hier weiter, variiere auch gerne die Suchwoerter https://www.google.com/search?ei=rCO2XKjnLIPOwALEsKDwCA&q=layout+guidelines+low+voltage+high+frequency+MHz+buck+step+down&oq=layout+guidelines+low+voltage+high+frequency+MHz+buck+step+down&gs_l=psy-ab.3...11531.12573..15288...0.0..0.441.1036.0j2j0j1j1......0....1..gws-wiz.......0i71j35i304i39.dObHk2NzlKQ
W.S. schrieb: > Um dein Problem etwas abzumildern schalte mal ne gute 3 Ampere > Schottky-Diode zwischen SW und GND. Kann ja sein, daß die dann > einen guten Teil der Abwärme übernimmt. Ja, wuerde sie wohl, aber das ist hier doch imho Symptomdokterei. Philipp fehlt doch wirklich eine gute Portion Grundlagenwissen. Diese Schaltung zu verbessern fuehrt aber nicht direkt dort hin.
lay -down instead of -out? schrieb: > Ja, wuerde sie wohl, aber das ist hier doch imho Symptomdokterei. > Philipp fehlt doch wirklich eine gute Portion Grundlagenwissen. > Diese Schaltung zu verbessern fuehrt aber nicht direkt dort hin. Ja schon Es ist aber auch ein schönes Beispiel dafür wie man es NICHT machen sollte und der interessierte und aufmerksame Leser kann dabei wetvollle Hinweise mitnehmen die man so eben nicht so offensichtlich bekommt.
W.S. schrieb: > Du kannst NICHT erwarten, so einem Schaltregler einen Ausgangsstrom von > 3 Ampere abzuverlangen. Die 3 Ampere sind Ausgangsstrom PLUS > Ripplestrom. Ist das so? Im DB steht auch 3A continuous current. Und die Beispielschaltung ist für 5V/3A ausgelegt. Ich habe schon einige TI Regler in der Mangel gehabt und bisher konnten alle damit entwickelten Schaltungen dann auch kontinuierlich den Strom am Ausgang liefern, der ganz oben in der Kopfzeile des DB fett angegeben ist. Ich denke schon, dass der Regler das kann. Vielmehr wird der Wurm im Layout / Schaltung zu suchen sein.
Die Schaltung tut was sie soll. Bei 10 Watt Ausgangsleitung und einem angenommen Wirkungsgrad von 90% werden ca. 1 Watt in Wärme umgesetzt. Dass der kleine Schaltregler dabei affenheiss wird und abschaltet ist logisch und nicht änderbar.
Jingis schrieb: > Die Schaltung tut was sie soll. Bei 10 Watt Ausgangsleitung und > einem > angenommen Wirkungsgrad von 90% werden ca. 1 Watt in Wärme umgesetzt. > Dass der kleine Schaltregler dabei affenheiss wird und abschaltet ist > logisch und nicht änderbar. Von dem einen Watt geht aber ein Teil auf das Konto von Speicherdrossel und Siebkondensatoren. Und wenn man ins Datenblatt schaut, dann ist bei Verwendung des Thermal Pad der Wärmewiderstand so schlecht nicht. Der Chip dürfte nicht viel mehr als Handwarm werden.
W.S. schrieb: > Der Ausgangtransistor kann maximal 3 Ampere abgeben, mehr ist nicht > drin. Siehe Abschnitt 7.3 und die dortige Tabelle. Nö, das geht schon. Das Peak Stromlimint beträgt Minimum 3,8A. Damit sind 3A problemlos machbar (wenn auch mit einer größeren Drossel verbunden). Auch die FET (105mOhm Lowside) sagen ja zu 3A. Wenn TI 3A reinschreibt, dann bekommt man das auch Nennstrom raus (korrekte Auslegung vorausgesetzt). Wo der Hase im Pfeffer liegen könnte, ist die Schaltfrequenz. 2MHz sind hier zuviel. Auch solche Regler haben Schaltverluste. Reduzier die Auslegung mal auf, sagen wir, 800kHz. Das dürfte deutlich kühler werden. Das Problem wurde im Endeffekt ja genannt - Verluste durch Wirbelströme und Kapazitäten etcpp. Und die treten bei jedem Schaltvorgang auf. Doppelt so schnell - doppelt so viel. Die Erfahrung sagt mir auch: Spannungen >12V und Schaltfrequenzen >>1MHz sind nur möglich, wenn man sich viel Mühe mit kleinen Bauteilen und dem Layout gibt. Sonst wirds schnell knusprig. Hohe Spannungen und hohe Schaltfrequenzen gehen nicht gut zusammen. PS: Ich durfte schon viele Webbench-Designs debuggen. Unerfahrene Leute neigen dazu, diesem Tool viel zu viel Vertrauen zu schenken. Dabei gilt wie immer: Garbage in -> Garbage out. Das ist ja wirklch toll, aber nur wenn man sich mit Schaltreglern einigermaßen auskennt. Wenn man sich aber gut genug auskennt, ist man mit dem Taschenrechner oder Excel auch nicht viel langsamer.
soso... schrieb: > Ich durfte schon viele Webbench-Designs debuggen. Unerfahrene Leute > neigen dazu, diesem Tool viel zu viel Vertrauen zu schenken. Dabei gilt > wie immer: Garbage in -> Garbage out. Wobei die Simulationsergebnisse in Webbench sich schon ganz gut mit der Realität decken.. So zumindest meine Erfahrung. Aber ja, ich habe auch noch nie ein Design 1:1 von Webbench übernommen, sondern immer manuell optimiert. Webbench bietet einen guten Startpunkt für ne Dimensionierung, aber es entbindet einen nicht von der Simulation und Studium des Datenblattes.
Schlumpf schrieb: > Wobei die Simulationsergebnisse in Webbench sich schon ganz gut mit der > Realität decken.. So zumindest meine Erfahrung. > Aber ja, ich habe auch noch nie ein Design 1:1 von Webbench übernommen, > sondern immer manuell optimiert. > Webbench bietet einen guten Startpunkt für ne Dimensionierung, aber es > entbindet einen nicht von der Simulation und Studium des Datenblattes. Mein Hauptproblem mit Webbench ist eigentlich nur, dass es nur mit TI-Reglern funktioniert. In der Arbeit spielt sich das nicht, wenn man Cents zählen muss. Naja, Für Bastler gilt das selbstverständlich nicht, da stören 20 Cent mehr ja nicht.
Es ist ja in ordnung das mit fehlendes Wissen über Schaltregler "angelastet" wird. Aber ich bin davon ausgegangen, dass ein Design aus dem Webench übernommen werden kann und dann auch zumindest einigermaßen funktioniert. 1A ansatt 3 ist aber schon grob daneben. lay -down instead of -out? schrieb: > Es waere naemlich > angesichts Deines Wissensstandes viel Arbeit, Dir das noetige erst > mal beizubringen. Das ist -ernsthaft- Deine eigene Aufgabe. Naja, z.B. bei einfachen C-Fragen sehe ich das durchaus ein und gebe zu, das oft (mich eingeschlossen) zu schnell gefragt wird. Aber bei einem (wie ich finde) komplexen Teil wie einem Schaltregler wird man doch wohl euch erfahrene Elektroniker fragen dürfen? So, wieder zum Thema :-) Ich habe diese Schaltung ausgesucht, da sie mit 2Mhz und 2,2uH ein minimales Footprint hat und ich leider kein Platz für eine 10uH Spule mit 12x12mm oder größer habe. Im Datenblatt steht in der Tbelle: 2,2uh bei 2 Mhz Wenn ich die Frequenz herabsetze, muss die Spule größer werden -> kein Platz. Ich werde aber auf die Suche nach einer 10uH Spule mit kleiner Grundfläche gehen, welche dann evtl. nur in der Höhe steigt und ich so die Frequenz verringen kann ohne Platzprobleme zu bekommen. -> Bin für Hinweise natürlich dankbar !! Ihr scheint ja schon viele Erfahrungen damit zu haben. Kann sich evtl. noch jemand meiner Frage nach der Kapazität widmen: im Webench sind beim Ausgang 2x47uf angegeben, welche ich auch verbaut habe. Im Datenblatt des LMR23630 sind für 2Mhz und 2,2uH jedoch nur 1x33uF angegeben. Kann dies auch ein Problem sein? ich habe dafür "X5R-G1206 47/6" verwendet, ist das okay oder muss ich da auf etwas besonderes achten? https://www.reichelt.de/smd-vielschichtkondensator-g1206-47-f-6-3v-x5r-g1206-47-6-p89743.html?r=1 Folgende Verbesserungen entnehme ich den Beiträgen: - Mehr via`s in der Massefläche = Wege für Gnd verringern - Thermovias für den Schaltregler - zusätziche Schottky Diode einbauen (entlastet den Schaltregler) - FB Leitung verkürzen (wobei die aktuell nur max.0,5cm lang sein dürfte) - Massefläche unter der Spule entfernen - **wenn möglich eine größere Induktivität = Frequenz verringern Bisher noch nicht genannt: Soll ich evtl. auch für die Spulenpads größere Flächen zur Kühlung vorsehen oder stört das eher (Hier ist ja einiges an Schwingungen vorhanden). Wobei im DB ja auch ein Desgin mit etwas größerer Fläche vorgeschlagen wird. Können diese Verbesserungen denn wirklich die Lösung sein? Die ganze Schaltung ist ja aktuell auf ca.1cm² untergebracht. Spielen hier die sowieso schon minimalen Leitungswege wirklich noch eine Rolle? Der Wirkungsgrad liegt aktuell bei nur ~70% Eingang: 19,98V/0,372A = 7,4W Ausgang 4,6V/1.12A = 5,15W Wichtig: Bisher schonmal vielen Dank für die zahlreichen Verbesserungsvorschläge! Ich bin über weitere Hinweise natürlich sehr dankbar ! Sorry, falls die Fragen auch wieder in den Anfängerbereich fallen.. Auf jedenfall ein super Forum ! Gruß, Philipp
Philipp L. schrieb: > > Kann sich evtl. noch jemand meiner Frage nach der Kapazität widmen: > im Webench sind beim Ausgang 2x47uf angegeben, welche ich auch verbaut > habe. > Im Datenblatt des LMR23630 sind für 2Mhz und 2,2uH jedoch nur 1x33uF > angegeben. > Kann dies auch ein Problem sein? > ich habe dafür "X5R-G1206 47/6" verwendet, ist das okay oder muss ich da > auf etwas besonderes achten? > https://www.reichelt.de/smd-vielschichtkondensator-g1206-47-f-6-3v-x5r-g1206-47-6-p89743.html?r=1 > > Gruß, > Philipp Nach Datenblatt hast du nur 2 mal ~18µF verbaut, siehe DC-Bias-Characteristics. 10 oder 16V-Typen wären da besser, vielleicht gibts ja was im 1210er Format. Der Temperaturbereich ist auch nicht berauschend. Für weniger schlimm halte ich den Betrieb oberhalb der SRF, lasse mich da aber gern eines Besseren belehren. Arno
Arno H. schrieb: > Für weniger schlimm halte ich den Betrieb oberhalb der SRF, lasse mich > da aber gern eines Besseren belehren. Das ist einer der schlimmsten Punkte, die voellig falsche BE-Wahl. Armin X. schrieb: > Ja schon > Es ist aber auch ein schönes Beispiel dafür wie man es NICHT machen > sollte und der interessierte und aufmerksame Leser kann dabei wertvolle > Hinweise mitnehmen die man so eben nicht so offensichtlich bekommt. Aber der Mann glaubt tatsaechlich, es sei mit'n paar Peanuts getan. Philipp L. schrieb: > lay -down instead of -out? schrieb: >> Es waere naemlich >> angesichts Deines Wissensstandes viel Arbeit, Dir das noetige erst >> mal beizubringen. Das ist -ernsthaft- Deine eigene Aufgabe. > Naja, z.B. bei einfachen C-Fragen sehe ich das durchaus ein und gebe zu, > das oft (mich eingeschlossen) zu schnell gefragt wird. > Aber bei einem (wie ich finde) komplexen Teil wie einem Schaltregler > wird man doch wohl euch erfahrene Elektroniker fragen dürfen? Falls einzelne Fragen / Teilthemen - klar, das darf man nicht nur, sondern dazu ist so ein Forum da... Nur "ersetzt" es nicht eig. Studium. Also bitte tu nicht so, als haette ich behauptet, es gaebe "zu wenig Grund, um eine Frage zu stellen" - das krasse Gegenteil ist der Fall, der Probleme sind mit Abstand zu viele, und Erklaerungen wuerden bis hin zu einigen DinA4 Seiten Text umfassen muessen! > So, wieder zum Thema :-) Das ist das Thema, bzw. ein moegliches (empfehlenswertes) Thema. Es geht nicht darum, daß Du eine simple Kleinigkeit noch falsch verstehst, und das sich ganz leicht aendern ließe ("komplexes Thema, ein bißchen Hilfe erbeten / vonnoeten"). Sondern es hapert von Grund auf, an allen Ecken und Enden. Es macht den Eindruck, als seiest Du bar jeglicher Grundlagen (sogar so extrem bar dessen, daß Du weit entfernt davon bist, zu verstehen, was ich Dir ueberhaupt sagen will - oder hast Du meinen Beitrag schlicht gar nicht vollst. durchgelesen, sondern nur "ueberflogen"?) einfach mal_so auf einen 2MHzSwitcher losgegangen - und denkst jetzt: "Das bißchen, was falsch ist, machen die Profis bei µCnet locker wett." Voelliger Quatsch. Was genau ist Dein (einziges oder primaeres) Ziel? a.) Passendes Layout fuer dieses IC bei gegebenen Daten erhalten? Das waere halbwegs simpel machbar, falls sich jemand der Sache annimmt. b.) a.), PLUS noch erlernen, wie es richtig geht, und auch wieso genau (so daß Du zukuenftig weißt, was ungefaehr Sache ist - und_dann nur noch kleinere Schwierigkeiten aus dem Weg geraeumt werden muessen, falls ueberhaupt... also der Zustand, den Du glaubst, jetzt schon erreicht zu haben, Du Traeumer... ;-)? Das kostet Dich (zusaetzlich zum aufmerksamen Lesen der Ratschlaege hier) eine nennenswerte Menge an eigener Recherche und natuerlich genug Zeit fuer ausgiebige, gruendliche Lektuere der bei besagter fleißigen Recherche schließlich gefundenen nuetzlichen Dokumente. Glaub es, oder glaub es von mir aus nicht - aber so ist es tatsaechlich. Ein Forum ist kein Ersatz fuer Interesse-Motivation-Fleiß-Zeiteinsatz. Du bekommst hier eine Menge Hilfestellung, aber "von allein" geht da nichts. Also, strebst Du a oder b(+a) an?
>Falls einzelne Fragen / Teilthemen - klar, das darf man nicht nur, >sondern dazu ist so ein Forum da... Nur "ersetzt" es nicht eig. Studium. Die Ansicht ist ziemlicher Käse. Wenn er nur einmal den Schaltregler entwerfen will, braucht er kein Studium sondern eine gute Applicationsschrift, die eine Design zeigt, dass man dann leicht abändern kann. Wenn man professioneller Schaltreglerentwickler werden will, der das täglich macht, ist das was anderes.
Philipp L. schrieb: > ich habe folgende Schaltung aufgebaut, welche angeblich 5V/3A liefern > soll Du hast da ganz was Anderes aufgebaut. Denn wenn ich im Datenblatt dieses kleinen 2MHz-Biests die Layout Considerations ansehe und den Text dazu lese, dann hast du dir da einige gestalterische Freiheiten erlaubt, die eine zuverlässige Funktion sicher unterbinden. Bei so einem Ding kommt es auf jeden namentlichen Millimeter an. Und da geht so ein Umweg über einen weit abgelegenen Pin überhaupt nicht. Du hast da Schaltflanken mit 60ns(!) im Design, das sind umgekehrt und überschlagen 16MHz aufwärts, mit denen Leistung geschaltet wird! Schon, wenn da in den Layout Considerations und im EVAL-Board die Feedback-Leitung hübsch fern abseits jeglischer Leistung verlegt wird, die bei dir aber quer durch die Leistung fährt, wirst du dort Einkopplungen haben, die dem Regler irgendwas vorgaukeln, was nicht da ist. Und wenn da steht "TI recommends using one of the middle layers as a solid ground plane", dann ist damit durch die Blume gemeint, dass du ohne diese innere Lage kaum eine Chance hast, das Ding mit voller Leistung zum laufen zu bringen. Und die Anmerkung "Connect AGND and PGND pins to the ground plane using vias right next to the bypass capacitors.", dann bedeutet das "jeder mm ist zu viel!" Überhaupt, das EVAL-Board http://www.ti.com/lit/ug/snvu531a/snvu531a.pdf : kauf es und analysiere es. Modifiziere es auf deine Spannung und miss nach, ob der Regler das leistet, was du brauchst. Denn wenn ggfs. schon das EVAL-Board nicht das bringt, was du brauchst, dann ist das der falsche Regler. Ich habe analog den Betrachtungen dort auf http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler mal die Stromkreise "Laden" (grün) und Freilauf (rot) bei dir und im EVAL-Board eingezeichnet. Das EVAL-Board sieht da sehr schön aus. Und ich habe mal die Feedbackleitung (gelb) eingezeichnet. Da wird schnell klar, warum das nicht wie gewünscht tut. Und störstrahlungstechnisch erfolgt (wie beim EVAL-Board gut zu sehen) die Einkopplung der Versorgung und die Auskopplung der Lastspannung am "entferntesten" Kondensator. Bei dir ist es anders: Vin->Regler->Kondensator bzw: Regler->Spule->Ausgang->Kondensator. Zusammengefasst wieder mal die Anmerkung: das wichtigste Bauteil eines Schaltreglers (besonders bei so einem MHZ-Boliden) ist das Layout. Carl schrieb: > Wenn er nur einmal den Schaltregler entwerfen will, braucht er kein > Studium sondern eine gute Applicationsschrift, die eine Design zeigt, > dass man dann leicht abändern kann. Dann muss man sich aber auch sehr, sehr eng an diese Vorlage (die es ja zum Glück hier gibt) halten... Philipp L. schrieb: > Bereits bei 1,2A Ausgangsstrom wird die Spule+Schaltregler heiß Hast du eine Zahl dazu? Manch einer verbrennt sich schon bei 40°C die Finger... Mein erster Versuch wäre, hier die ganze Feedback-Geschiche räumlich zu entkoppeln. Also alle Leiterbahnen abtrennen und per freifliegendem Fädeldraht und gestackten SMD-Widerständen Abstand zu bekommen. Und dann direkt neben dem Pin 6 des Schaltregles ein Loch bohren und einen Draht als Via einlöten. Das kann man an andere Stelle auch tun, um aus den beiden Massen "oben" und "unten" eine einzige zu machen. Wenn sich dann was positiv verändert kann man mal weitergrübeln.
:
Bearbeitet durch Moderator
For both the HSOIC and WSON packages, an extended family is available in multiple current options from 1 A to 3 A in pin-to-pin compatible packages. => Die Kürzel im Typ prüfen. Minimum ON-time, TON_MIN, is the smallest duration of time that the HS switch can be on. TON_MIN is typically 60 ns in the LMR23630. Minimum OFF-time, TOFF_MIN, is the smallest duration that the HS switch can be off. TOFF_MIN is typically 100 ns in the LMR23630. In CCM operation, TON_MIN and TOFF_MIN limit the voltage conversion range given a selected switching frequency. => Bei >400MHz die "Grenzen" beachten. 11.2 Layout Example => Von diesem nicht abweichen. Eindringtiefe Skineffekt: Frequenz 50Hz 5kHz 50kHz Kupfer 9,35 mm 0,94 mm 93,5 μm 500kHz 9,4µm, 2MHz 2,5µm => .... betrifft auch die Spule
Darf ich an dieser Stelle eine Querfrage einwerfen? Warum ändert man das Layout ab? Im Datenblatt ist eine funktionierende Version vorgegeben. Die Halbleiterhersteller haben viel Grips dort hinein gesteckt. Das Layout 1:1 kopiert funktioniert, wie man es erwartet (und genau dafür ist der Vorschlag ja auch drinnen). Was erwartet man, wenn man das Layout anpasst? Die Entwicklungsabteilung meiner Firma hat solche Spielerein lange aufgegeben, weil man spätestens im Labor ekelhafte Nachentwicklungen aufgebrummt bekommt (EMV). Es werden die Recommended Designs eigentlich 1:1 übernommen, außer es gibt einen triftigen Grund. Die Frage soll kein Vorwurf sein, denn ich bin mit meinem ersten Schaltregler auch mächtig auf die Nase gefallen mit genau dem gleichen Problem. Bei mir war es einfach absolute Unbedarftheit, die sehr schnell zurecht gestuzt wurde. Warum hast Du das Layout abgeändert?
Martin S. schrieb: > Warum hast Du das Layout abgeändert? Einziges Argument könnte "Platzmangel" sein. Dafür spricht auch die doppelseitige Bestückung. Aber vor diese Ausrede durchgeht, dann würde ich mal den Rest des Layout ansehen. Und bei dieser Betrachtung nur den "Top Component" Layer ansehen (ganz ohne Kupfer und Störkonturen/Keepouts). Wenn da noch Luft ist (und so sieht es fast aus), dann steht das Argument "Platzmangel" auf wackligen Beinen.
Arno H. schrieb: > Nach Datenblatt hast du nur 2 mal ~18µF verbaut, siehe > DC-Bias-Characteristics. 10 oder 16V-Typen wären da besser, vielleicht > gibts ja was im 1210er Format. Jep, das erwischt nicht nur Bastler oft kalt, ich habe das sogar schon bei anderen Entwicklern erlebt. Bei DC-Bias bessere Cs findet man auch in dem Footprint noch. Dann aber eher bei DigiKey oder Mouser. > Der Temperaturbereich ist auch nicht berauschend. > Für weniger schlimm halte ich den Betrieb oberhalb der SRF, > lasse mich da aber gern eines Besseren belehren. Naja, ich finde das schon eher bedenklich. Schau dir mal die "Frequency Characteristic R" an: Zwischen 100kHz und etwa 500kHz hat der etwa 2mΩ. Bei 1MHz sind das schon 3,5mΩ, und bei 2MHz bereits 7,5 mΩ. Der Ripple auf der Ausgangsspannung wird somit bei 2MHz doppelt so hoch ausfallen, wie bei 1MHz. Mit einem "gescheiten" Kondensator an der Stelle, der eine SRF oberhalb der Schaltfrequenz des Reglers hat, sollte das eigentlich umgekehrt sein. Das ist ja (vereinfacht gesagt) überhaupt der Grund, warum man die Schaltfrequenz so hoch setzt: Damit man kleinere L und Cs verwenden kann. Ich hab es zwar jetzt nicht in der Webench nachvollzogen, kann mir allerdings nur schwer vorstellen, daß dieser Kondensatortyp dort für Betrieb mit 2MHz vorgeschlagen wurde
Der hier vorherrschenden Ansicht, dass das Layout von Anfängern bei derartigen Wandlern von Anfängern einfach unterschätzt wird, schließe ich mich voll und ganz an. Auch ich bin genauso auf die Nase gefallen. Wenn die Spule übermäßig heiss wird, entlöte ich diese aus der Platine, und bring in die Zuleitung auf der "kalten" Seite eine Ringkern-Stromsonde ein. Die zeigt mir dann den tatsächlichen Magnetisierungsstrom-ripple an. Und dieser war viel höher als erwartet, weil durch "subharmonische Oszillation" die effektive Frequenz nur ein Bruchteil der Taktfrequenz betrug. Und das passiert, wenn die Regelschleife durch falsches Layout instabil wird. Das kann man auch einfacher überprüfen indem man den ac-ripple am Ausgang oszillographiert und sich fragt, ob die sichtbaren Dreiecksschwingungen den Erwartungswerten der Frequenz tatsächlich entsprechen.
:
Bearbeitet durch User
Ein Blick auf das Profil löst vielleicht das Rätsel, weil da kam mir der Satz in den Sinn "Weil er a Viech is und koan ruhg'n Lenz schiebn mog". a) Es gibt in fast allen Diagrammen einen Knick bei 1 bis 2A und das ist nicht grundlos so. b) Auch die Musterplatine ist in der Regel aus besonders gut wärmeableitenden Material. c) Für den maximalen Strom wird man wegen der Aufteilung Durchlassverluste und Schaltverluste die 400kHz wählen. Die höheren Frequenzen sind gedacht um bei geringerer Leistung die Schaltung mit kleineren Drosseln noch kleiner bauen zu können und trotzdem noch kurze Leistungsspitzen bis zum maximalen Strom bedienen zu können.
Wenn schon ein fertiges EVB und noch dazu derart preiswert her geht, dann würde ich genau damit anfangen. DCDC mit MHz sind bei LT/AD beliebt und regelmäßig könnte ich schreien, schon sowieso bei mehr als 300mA. Einen DCDC mit 3A und 2 MHz sagt mir schon der niedere Hausverstand, dass es nicht wirklich glücklich machen kann. Typischerweise arbeitet das Demobrettl auch nur mit 400 kHz. Ja eben, sag ich doch... Und auffallend ist auch immer die viel zu kleine Kühlfläche der Nachbauten. Wie bei jedem Mosfet ist es genauso auch bei DCDC-IC: Wenn 3A bei 25 GradC dann sind es bei 70 GradC höchstens noch 2A, eher noch weniger. Bei 2 MHz und keiner nennenswerten Kupferfläche 1.2A ist gar nicht mal schlecht. Wenn man mehr möchte, dann muss die Frequenz runter und die Kühlfläche rauf, jeweils um Faktor 5 (!)
Dieter schrieb: > a) Es gibt in fast allen Diagrammen einen Knick bei 1 bis 2A und das ist > nicht grundlos so. > b) Auch die Musterplatine ist in der Regel aus besonders gut > wärmeableitenden Material. > c) Für den maximalen Strom wird man wegen der Aufteilung > Durchlassverluste und Schaltverluste die 400kHz wählen. Die höheren > Frequenzen sind gedacht um bei geringerer Leistung die Schaltung mit > kleineren Drosseln noch kleiner bauen zu können und trotzdem noch kurze > Leistungsspitzen bis zum maximalen Strom bedienen zu können. Die Musterplatinen sind ziemlich sicher FR4. Das Layout ist halt so gestaltet, dass es viel Wärme abführt, und die Auslegung ist passend. Man sieht das an den Vias und den Kühlflächen. Von den Musterplatinen sind auch nicht immer der Weisheit letzter Schluss. Schon bei der EMV ist es meistens aus. Aber die Funktion ist immer da. Der Regler eignet sich schon für 3A. Das sieht man schon an den FET (um die 100mOhm). Daran sieht man aber auch, dass Kühlung nötig ist, weil allein die RDSon 1W produzieren. Und das geht bei einem SO-8 nicht so nebenbei einfach weg. Schaltverluste kommen ja dazu. Und dass da nicht mehr viel für eine hohe Schaltfrequenz übrig ist, müsste auch klar sein. PS: Kann alles ein Anfänger nicht wissen. Jeder von uns ist schon in solche Fallen getappt, ob er es zugibt oder nicht. Vorwürfe in Richtung Inkompetenz sind unangebracht.
soso... schrieb: > Musterplatinen sind auch nicht immer der Weisheit letzter Schluss Hat mich auch schon gewundert, dass die da so relativ ausgreifend mit den Abständen zwischen Eingangskondensatoren C3/C4 und den Ausgangskondensatoren C5/C6/C7 umgegangen sind. Aber offenbar ist das eine Universalplatine für mehrere Regler.
Ich habe jetzt mal mit meinem html/javascript Formular die reine "dynamische" Verlustleistung berechnet, für nur 2A Schaltströme und Uds 12V (typischerweise diskutiert man hier endlos herum und weiß man noch nicht mal die Eingangsspannung...). Bei 2 MHz kommt 5W heraus und bei nur 400 kHz (logischerweise) 1W. Der Wärmewiderstand Junction/Board ist je nach Gehäuse 16-24 K/W, die mickrige Kupferfläche kann man fast mit unendlich ansetzen, aber ich will so gemein nicht sein, sagen wir mal insgesamt so um die 50K/W. Ja also... Gibt es noch irgendwelche Fragen ?? Thermische Abschaltung liegt bei 170 GradC. Da braucht es keine Überlegungen mehr mit Wirbelstrom und was weiß ich...
Mich würde ja immernoch interessieren wo C9 und C10 platziert wurden. Die gehören nämlich auch wie oben geschrieben zum Stromkreis. Vielleicht wurden die ja nicht beim Schaltregler/der Spule sondern nahe am "Verbraucher" platziert. Ich verwende einen tps65266 als Schaltregler und bekomme die Ströme die im Datenblatt stehen, also auch 3 A wenn da 3 A steht.
Gustl B. schrieb: > Mich würde ja immernoch interessieren wo C9 und C10 platziert wurden. Offenbar direkt unter der Spule...
Bei fehlerfreier Umsetzung kriegt man auch mit LMR23630 die 5V/5A, aber nicht mit fünffacher Taktfrequenz als angegeben. Woher kommt die Applikation mit 2 MHz ?? Aus dem Datenblatt jedenfalls nicht...
Danke, hatte das Via übersehen. Hm, ich glaube es wurde schon alles gesagt. Was man machen kann ist, sich zuerst ans Herstellerlayout halten und gucken dass es überhaupt funktioniert. Und dann kann man das modifizieren. Ich verwende mittlerweile deutlich kleinere SMD Spulen und Kondensatoren als am Anfang, aber die Idee des Layouts habe ich weiterhin vom Hersteller.
Ich mach zwar nicht gerne Werbung für Würth, aber wenn du ein Platzproblem hast und nicht so viel Erfahrung im Layout dann nimm doch ein fertiges DC/DC-Modul, z.B: https://katalog.we-online.de/pm/datasheet/171031801.pdf P.S. Ich hoffe du hast nicht auch noch ein Kostenproblem!
Willi S. schrieb: > Bei fehlerfreier Umsetzung kriegt man auch mit LMR23630 die 5V/5A, aber > nicht mit fünffacher Taktfrequenz als angegeben. Nein. der LMR23630 ist klar ein 3A-Regler. Das Peakstromlimit ist minimal 3,8A, das geht sich für 3A aus, für 5A aber niemals. Wir haben 3A + den halben Rippelstrom. Bei 50% Rippel vom Nennstromn sind wir bei 3,75A - 3,8A passen da genau. Da sieht man eigentlich ganz gut: Bei TI denkt man schon mit bei den Bauteilen. 5A sind völlig ausgeschlossen. Steht ja auf S1: 3A. Schreibt TI ja nicht zum Spass rein.
soso... schrieb: > 5A sind völlig ausgeschlossen. Sind wohl eher 'n Tippfehler, diese "5A"... Julian B. schrieb: > ein fertiges DC/DC-Modul Ich hab die im Einsatz: http://apps.geindustrial.com/publibrary/checkout/PVX012A0X?TNR=Data%20Sheets|PVX012A0X|generic https://www.mouser.de/ProductDetail/ABB-Embedded-Power/PVX012A0X3-SRZ?qs=%2Fha2pyFaduh%2FB4p8MBRoC%2F9niQXnN2mG%2FfgBsuVXjpOWBKS0ApIVYA%3D%3D Keine Chance, das selber hinzubekommen. Die gibts auch kleiner mit 6A: http://apps.geindustrial.com/publibrary/checkout/PVX006A0X?TNR=Data%20Sheets|PVX006A0X|generic https://www.mouser.de/ProductDetail/ABB-Embedded-Power/PVX006A0X3-SRZ?qs=%2Fha2pyFaduj8l9lhTxGppRXhdSenmaQdejJOPHJ1b67w1jkFwlaTrg%3D%3D
:
Bearbeitet durch Moderator
Julian B. schrieb: > Ich mach zwar nicht gerne Werbung für Würth, > aber wenn du ein Platzproblem hast und nicht so viel Erfahrung im Layout > dann nimm doch ein fertiges DC/DC-Modul, z.B: > > https://katalog.we-online.de/pm/datasheet/171031801.pdf Danke für diesen Hinweis! Eine derart ausführliche Doku habe ich bisher noch nicht gesehen, diese taugt auch als Lehrbuch...
> dann nimm doch ein fertiges DC/DC-Modul Ja, ich habe für meinen 4..20mA zu PWM konverter auch einen LMZM33603 verwendet. Wenn alles nichts hilft, wäre das eine Notlösung. Wir wollen davon aber später 100+ verbauen und da wäre es schon nett, wenn die ganze Platine 7€ kostet, anstatt des DC/DC allein. > Woher kommt die Applikation mit 2 MHz ?? > Aus dem Datenblatt jedenfalls nicht... Doch, einerseits aus dem Webench (siehe genannter Link) Andererseits aus dem DB Siete 22 (Tabelle) > Warum hast Du das Layout abgeändert? Unwissenheit über die starken Konsequenzen. Ich habe das Layout jetzt stark an das im DB gezeigten angepasst. Nur der Abstand zu den Kondensatoren bekomme ich nicht hin. Jetzt habe ich auch viel Platz für Masseflächen auf der Rückseite. Ein großer Paltzvernichter ist auch der Brückengleichrichter. ich werde mal veruschen, ob ich diesen mit Dioden kleiner aufgebaut bekomme. Einen kleineren als Fertigbauteil habe ich leider nicht gefunden. Es wäre ja schon toll, wenn es die mit Pads unterm IC anstatt diesen nach außen geführten gäbe.. Was mich noch verunsichert: Hier wurde gesagt, dass ich möglichst keine Masseflächen unter/neben/an der Spule vorsehen sollte um Wirbelströme zu vermeiden. Im Datenblatt (wie auch hier geschrieben) wird aber ein (ganzes?) mittleres Layer für Masse verwendet. Auch ist im EVB sogar eine Massefläche zwischen den Pads der Spule. Wie ist eure Einschätzung: - Wird das neue Layout (zusammen mit andern Kondensatoren) eine wesentliche Verbesserung bringen? - Sind die neuen Abstände von Spule/Kondensatoren problematisch ? - Die FB Leitung ist jetzt sehr viel länger (jedoch auch im EVB und DB), liegt dafür aber weit weg von allem anderen. Ist das so okay? Eine 4,7uH Spule habe ich mit 7x7 gefunden, was ich vermutlich noch unterbringen könnte. Da wäre laut DB zwar noch immer 1MHz nötig, aber zumindest eine Halbierung. Kennt jemand Spulen mit 10uH und kleiner Grundfläche (höhere Bauform)? Dann wäre ich bei den 400kHz. Gruß, Philipp
Noch ein Wort zu deiner Spule: aus dem Datenblatt heraus bin ich mir nicht so vollständig sicher zu deren Kernmaterial. https://products.pulseelex.com/files/product_files/P761.pdf Im Datenblatt ist von "Fe base metal core" die Rede, bei Digikey ist der Kern als "Iron" spezifiziert. Konkrete Kurven zur Frequenzabhängigkeit des Materials habe ich beim Hersteller leider nicht gefunden. Wenn es sich hier tatsächlich um eine Eisenpulverspule handeln sollte (nicht um Ferrit), dann steigen deren Verluste mit der Frequenz stark an. Der mittlere Strom heizt dann zwar nur an dem DCR von ~70mOhm. Der Effektivwert des Stromripple heizt aber an einem sehr viel höheren Wirkwiderstand, der bei 2MHz wirksam wird (aufgrund der Ummagnetisierungsverluste und aufgrund der Wirbelstromverluste im Spulenkern). Wenn es sich also wirklich um eine Eisenpulverspule handelt, ist das ein wahrscheinlicher Grund dafür, warum die Spule selbst bei 2MHz so heiß wird. (Warum der Regler so heiß wird, wurde ja schon ausführlich behandelt). In dem Fall solltest du mit niedrigeren Frequenzen arbeiten und/oder auf ein anderes Kernmaterial umzusteigen. Falls du irgendwo ein entsprechendes LCR-Meter auftreiben kannst, wäre es interessant zu sehen, welches L_s und welches R_s die Spule bei 2MHz hat. Philipp L. schrieb: > Hier wurde gesagt, dass ich möglichst keine Masseflächen unter/neben/an > der Spule vorsehen sollte um Wirbelströme zu vermeiden. > Im Datenblatt (wie auch hier geschrieben) wird aber ein (ganzes?) > mittleres Layer für Masse verwendet. das hängt stark vom Streufeld deiner Spule ab. Da es laut Datenblatt eine "shielded magnetic circuit" ist, ist das Streufeld nicht sehr groß. Trotzdem kannst du ggf. unter der Spule ein "Isolationskreuz" in die Massefläche einbauen. Das reduziert den Wirbelstrom in den Kupferlagen in jedem Fall deutlich. Diese Isolationsstelle sollte natürlich nicht gerade dem Rückstrom in der Massefläche im Weg sein.
Achim S. schrieb: > Wenn es sich hier tatsächlich um eine Eisenpulverspule handeln sollte > (nicht um Ferrit), dann steigen deren Verluste mit der Frequenz stark > an. ich hab grade noch einen alten Beitrag zum Thema Eisenpulverkernen wieder gefunden. Beitrag "Re: Speicherdrossel wird extrem heiß" Dort siehst du an der Messung, wie an einem anderen Eisenpulverkern der Wirkiderstand für den Ripplestrom von 1MHz um viele Größenordnungen über dem Wirkwiderstand für den Gleichanteil des Stroms liegt. Das muss bei dir nicht identisch sein: der Anstieg hängt davon ab, wie groß die Eisenpulverteilchen sind, weil deren Querschnittsfläche die Größe der Wirbelströme im Kern bestimmt. Aber generell gilt: Eisenpulverkerne sind bei höheren Frequenzen nur mit Vorsicht zu genießen, weil sie zu einem massiven Anstieg der Verluste neigen. Also kläre möglichst ab, um welches Kernmaterial es sich bei deiner Spule tatsächlich handelt. Im Idealfall per Messung mit LCR-Messgerät bei der Zielfrequenz.
Ahja: Brückengleichrichter !! Bin ich der Einzige, dem jetzt noch ein ganz anderes mögliches Problem auffällt ? Wo ist der Siebelko für 100Hz/1.5-2A ?? Oder kriegt der DCDC mehr AC als DC ?
Willi S. schrieb: > Ahja: Brückengleichrichter !! Ein nicht ganz unwesentliches Detail, etwas spät am Rande fallen gelassen. Eventuell bügelt der DC-Konverter das weg, ohne großen Siebelko. Nur bei den Nulldurchgängen könnte es knapp werden, die muss der Kondensator überbrücken.
:
Bearbeitet durch User
Hmm... Das der Brückengleichrichter auch noch ein Problem darstellen könnte, war mir nicht bewusst. Am Eingang des Gleichrichters liegt ein Rechtecksignal an, welches je Bit umgepolt wird. Anbei das Oszillogramm (leider nach Anpassung mit falschem Nullpunkt). Es liegen immer 20V (max.30V) am Eingang an, nur eben in der Polung getauscht. Wichtig: Auch mit einem Netzteil und fester DC-Spannung am Eingang ist das Problem vorhanden...
:
Bearbeitet durch User
Ich habe jetzt mal nach alternativen Spulen gesucht (siehe Anhang). Laut DB brauche ich für: 1Mhz = 4,7uH + 47uF Cout 400kHz = 10uH + 100uF Cout Ich hätte zum expiremtieren einfach mal beide Varianten bestellt. Wenn der Ausgangsstrom 3A ist, muss doch der Spitzenstrom in der Spule höher sein? Aber welche Wert habe ich hier zu erwarten, bzw. für welchen Sättigungsstrom sollte ich die Spule wählen? Bei den 4,7uH/1Mhz habe bei 5,8A ein gutes Gefühl. Aber bei 10uH/400kHz und 4A schon nicht mehr so...
An sich kann man alles "berechnen", allerdings muss man evtl mit Vorgaben spielen. RR Ripple Ratio wird normal 25-30% angesetzt. Zuviel Induktivität ist aber auch nicht gut, weil man sonst bei weniger Last zu früh in den lückenden Betrieb kommt. Man muss schon lachen, wie "universell" DCDC verkauft werden, vor allem auch "Module". Diese "Blackboxes" haben exakt die gleichen Bedingungen/Effekte wie bei Eigenbau. D = VOUT / VIN; L = (VIN-VOUT)*D / (RR/100*IOUT*fSW); ILpp = (VIN-VOUT)*VOUT / (VIN*fSW*L); ILpk = IOUT+ILpp/2; Ripple = ILpp * (ESRout + 1000 / (8*fSW*Cout)); Einen Wirkungsgrad unter 95% berücksichtigt man am besten bei D.
Philipp L. schrieb: > Was mich noch verunsichert: > Hier wurde gesagt, dass ich möglichst keine Masseflächen unter/neben/an > der Spule vorsehen sollte um Wirbelströme zu vermeiden. > Im Datenblatt (wie auch hier geschrieben) wird aber ein (ganzes?) > mittleres Layer für Masse verwendet. > Auch ist im EVB sogar eine Massefläche zwischen den Pads der Spule. Dann wird dort eine nach unten magnetisch geschlossene Spule verwendet.
Philipp L. schrieb: > Am Eingang des Gleichrichters liegt ein Rechtecksignal an, > welches je Bit umgepolt wird. Das leuchtet mir nicht ein. Wie ist der zeitliche Verlauf (der mögliche solche) ganz genau? Also Frequenz min/max, Tastgrad pos/neg (da scheinbar bipolar?) wie exakt? Und natuerlich Amplitude pos/neg? Evtl. auch nützlich: Woher kommt dieses Rechteck ganz exakt (bzw,. "woraus", wie prod., wie sehen Vor- und Endstufe aus)? Klingt momentan außergewöhnlich, durchschaue das noch nicht. hinz schrieb: > Dann wird dort e. nach unten magn. geschl. Spule verwendet. Das denke ich auch.
Philipp L. schrieb: > Am Eingang des Gleichrichters liegt ein Rechtecksignal an, welches je > Bit umgepolt wird. Rechtecksignal hört sich schon mal besser an, brauchst du weniger Buffer-Kondensator als bei Sinus.
Philipp L. schrieb: > > Bei den 4,7uH/1Mhz habe bei 5,8A ein gutes Gefühl. > Aber bei 10uH/400kHz und 4A schon nicht mehr so... Taktung deutlich mehr als 400kHz verbietet sich sowieso, weil die Schaltverluste zu hoch werden. Bei meiner Berechnung passen die 10uH bei 400kHz und Ipeak 4A (exakt 3.85A). Mit Panasonic Polymer Elko 39uF 16V ergibt sich ein Ausgangs-Ripple von 22mVpp.
Carl schrieb: > Die Ansicht ist ziemlicher Käse. Wenn ich deine Ansicht konsequent zu Ende denke, dann kommt dabei heraus, daß der TO im Einzelfalle so ein Projekt an ein geeignetes Ingenieur-Büro delegieren sollte. Entweder man kann was oder man bezahlt was. So geht die Welt. W.S.
W.S. schrieb: > Carl schrieb: >> Die Ansicht ist ziemlicher Käse. > > Wenn ich deine Ansicht konsequent zu Ende denke, dann kommt dabei > heraus, daß der TO im Einzelfalle so ein Projekt an ein geeignetes > Ingenieur-Büro delegieren sollte. Entweder man kann was oder man bezahlt > was. So geht die Welt. > > W.S. Vielleicht lernt er aber viel dabei und ist dann bald ein guter Ingenieur, er ist ja sehr lernbereit. Hoffentlich hat er auch noch Platz für die EMV-Komponenten gelassen.
soso... schrieb: > Der Regler eignet sich schon für 3A. Das sieht man schon an den FET (um > die 100mOhm). Nanana.. rechne mal nach: der Schalt-FET hat nen typischen Rdson von 180 mOhm und das macht bei 3 A dann etwa 540mV Spannungsabfall. Das mal 3 Ampere macht rund 1.5 Watt. OK, bei ausreichend hoher Input-Spannung ist der Schalt-FET ja nicht die ganze Zeit eingeschaltet, sondern "nur" so etwa um die 40% (12V oder mehr rein, 5V raus), was dann "nur" 0.6 Watt an Verlustleistung macht. Während der restlichen 60..70% der Zeit hält der zweite FET den Strom. Er hat einen Rdeson von besseren 100 mOhm, weswegen an ihm "nur" 0.3 Volt abfallen. Das macht 0.9 Watt und wegen nur 60% der Zeit nur 0.9 * 0.6 Watt, also 0.54 Watt. So. Frage: Kann das Layout diese 0.6+0.54 Watt an Wärme tatsächlich sinnvoll abführen? Meine Ansicht ist: NEIN, niemals! Denn wenn man schon einen Schaltreger von der winzigen Sorte benutzt, dann hat man dafür Gründe, die fast immer lauten: "Platzmangel". Bei 100..180 mOhm Rdson für die beteiligten FET's sollte man sinnvollerweise sich darauf gefaßt machen, daß so ein Bauteil eigentlich wirklich nur für etwa 1 Ampere Ausgangsstrom gedacht ist. Klar: ganz kurzzeitig kann er auch mal bis zu etwa 3 Ampere liefern, aber nur solange, wie die Wärmekapazitäten der BE und der LP es hergeben - also im Millisekundenbereich. Wer wirklich höhere Ströme haben will, sollte auf einen Regler für externe FET's zurückgreifen, die gibt's bei TI auch. Dazu dann einen Doppel-FET im SO8 oder Power-Pak oder TSSOP mit Rdson im Berich von 30 mOhm oder weniger. Beispielsweise sowas: SI6968BEDQ-T1-E3, Rdson etwa 16 mOhm. Oder FDMS7602S mit etwa 6 mOhm. Bei sowas halten sich dann auch die Verluste durch den endlichen Rdson in Grenzen und es bleiben nur noch die Verluste durch die Schaltflanken (man beachte bei sowas den Miller-Effekt!). Konsequenterweise heißt das: runter mit der Schaltfrequenz. 400 kHz sind auch nicht schlecht und mit 4 uH (und 12V Input) hätte man den nichtlückenden Betrieb bei 3 Ampere. Also wäre 2.2 µH auch bei 3 Ampere Ausgangsstrom und 400 kHz keine allzuschlechte Wahl. W.S.
Mit Absicht etwas provokativ: Ich bin mir sicher, dass wir es auch ohne Dr.Diplom Physiker und Spezialisten hinkriegen werden...
Das geht schon: 1 MHz IHLP2525 mit 4u7 40mOhm max 7.0A mit 7*7*3 mm Das DAA-Gehäuse tut sich ziemlich schwer mit 1.8W Wärme, wenn man eine erhebliche Verbesserung möchte, sollte man sich doch das DRR-Gehäuse überlegen. Die Berechnung zeigt nicht alle Faktoren, aber die wichtigsten.
Das ist aber ein sehr hilfreichesTool ! Da kann man zum verstehen auch mal schnell die Theorie nachvollziehen und etwas "spielen".. Sehe ich es richtig, dass esrout in der Formel mit +1000 verrechnet wird und somit nicht wirklich ins Gewicht fällt? Okay, die Spule werde ich auch bestellen und morgen in Eagle erstellen. Beim Gehäuse meinst du es bestimmt andersrum. Das DRR (kleinere) habe ich verwendet und man sollte das DDA (größere) nehmen, richtig ? 5x6.2 ist aber schon ein ordentlicher Brummer und mehr als doppelt so groß wie der DRR. Der hat zwar mehr Fläche, aber laut DB sogar etwas schlechter Daten bei den Fet's. Dann könnte man doch vermutlich besser auf externe Fet's gehen? Nochmal ein Auszug meiner letzten Fragen: Wie ist eure Einschätzung: - Wird das neue Layout (zusammen mit andern Kondensatoren) eine wesentliche Verbesserung bringen? - Sind die neuen Abstände von Spule/Kondensatoren problematisch ? - Die FB Leitung ist jetzt sehr viel länger (jedoch auch im EVB und DB), liegt dafür aber weit weg von allem anderen. Ist das so okay?
:
Bearbeitet durch User
Philipp L. schrieb: > Wie ist eure Einschätzung: > - Wird das neue Layout (zusammen mit andern Kondensatoren) eine > wesentliche Verbesserung bringen? Wenn Du die Kupferfläche deutlich vergrösserst die an Thermalpad angeschlossen ist und diese mit einer Lötstopmaske belegst könnte es etwas besser werden, sprich der Regler schaltet nicht mehr wegen Überhitzung ab. Wo willst Du das Ding denn einbauen? Industrietauglich bei 65 Grad Umgebungstemperatur wird das nicht.
Philipp L. schrieb: > Sehe ich es richtig, dass esrout in der Formel > mit +1000 verrechnet wird Du meinst: "...daß 1000 dazuaddiert wird, bevor..."? Nein, das siehst Du falsch. Guck Dir doch mal das Zeichen gleich_nach der Zahl "1000" in der Zeile ("Ripple") an. [Vielleicht liegt es daran? ---> "/" = ":" ...] > und somit nicht wirklich ins Gewicht fällt? Das waere höchst unlogisch, meinst Du nicht? Überleg mal: Dann waeren wohl GoldCaps der bevorzugte Typ Kapazitaet für hochfrequent taktende Leistungselektronik... Ganz im Gegenteil: Der ESR ist das allerwichtigste hier! Philipp L. schrieb: > doch vermutlich besser auf externe Fet's gehen? Evtl. ja. Je weniger Verluste, desto weniger Kuehlung ist nötig - aber dazu sollten besser andere etwas sagen, ich selbst begreife ja nicht einmal die Signalform etc./Input. Ich finde das ohne Kenntnis Deiner exakten Bedingungen (mechanisch/thermisch/elektrisch) aus meiner Sicht schwer.
Floh-Bert schrieb: > Guck Dir doch mal das Zeichen > gleich_nach der Zahl "1000" in der Zeile ("Ripple") an. Außerdem: 1000 was - Badewannen? Mauersteine? ... ;-)
Die 1000er und 10e6 berücksichtigen die physikalischen Einheiten, damit man es bei den Vorgaben einfacher hat. Irrtum nicht ausgeschlossen, aber von den resultierenden Größenordnungen scheint es zu stimmen.
Willi S. schrieb: > IMG_5373.PNG Ein Wort zu diesen chinesischen "Spitzenfabrikaten": ich habe gerade aktuell hier so einen Stepdown aus der Familie max. 60V Vin, max. 10A (Suche: https://www.ebay.de/sch/i.html?_nkw=60V+stepdown+10A ) hier liegen. Schon bei 56V am Eingang, 24V am Ausgang und 900mA Last wird dessen Spule mit 169°C gut warm... :-o Dagegen macht ein modifiziertes MAX17506BEVKIT bei den selben Spannungen auch bei 4A ein ganz gutes Bild. Das schaltet übrigens mit 450kHz.
:
Bearbeitet durch Moderator
W.S. schrieb: > soso... schrieb: >> Der Regler eignet sich schon für 3A. Das sieht man schon an den FET (um >> die 100mOhm). > > Nanana.. rechne mal nach: der Schalt-FET hat nen typischen Rdson von 180 > mOhm und das macht bei 3 A dann etwa 540mV Spannungsabfall. Das mal 3 > Ampere macht rund 1.5 Watt. Nur als Erinnerung: Wir reden hier von einem synchronem Step-Down. Das ist eine Halbbrücke. Damit bestimmt das Tastverhältnis, welcher der beiden FET relevant ist. Bei 24V auf 3V3 ist dein "Schaltfet" (ich unterstelle, du meinst den Highside-FET) fast egal. Die meiste Zeit fließt der Strom durch den Low-Side-FET. Und hat keine 180mOhm. Das ist ein Regler, dessen typische Anwendung beispielsweise 5V aus 24V ist. Genau darum ist der Low-Side-FET etwas kräftiger ausgeführt. Zweitens ist das Gehäuse durchaus in der Lage, 1,5W abzuführen. Dafür gibt es das Thermal-Pad. Das es bessere Schaltregler für 3A gibt stimmt, was diesen aber nicht ungeeignet für 3A macht. Ein besserer wäre der MP4570. Der hätte 70mOhm Lowside. Der ist bei 3A/800kHz recht kühl.
Ripple = ILpp * (ESRout + 1000 / (8*Fsw*Cout)); In der Tat sticht es fast als Fehler ins Gesicht, aber aufgelöst ist es klar: Ripple = ILpp * ESRout - ILpp / (8*Fsw*Cout*10e-3) Fsw in kHz Cout in uF Daher *10e-3 Quelle für diesen Term ist ein DB von LT. Das 8* ist natürlich eine Näherung aus irgendwas.
Willi S. schrieb: > Mit Absicht etwas provokativ: > Ich bin mir sicher, dass wir es auch ohne Dr.Diplom Physiker und > Spezialisten hinkriegen werden... Die Ausgangsspannung wird grauenhaft aussehen. Sieht man bereits an der winzigen Drossel und den winzigen Kondensatoren... Vermutlich muss man das mit Stickstoff kühlen, um die 3A zu erreichen. Müll.
Ich weiß nicht, ob es schon erwähnt wurde aber ich würde ja eher zu einem 4-lagigem Aufbau raten. Damit kannst du dann auch die zweite Lage komplett mit Masse belegen und du kommst dann mit den anderen Signalen auch besser hin.
Stephan C. schrieb: > Ich weiß nicht, ob es schon erwähnt wurde aber ich würde ja eher zu > einem > 4-lagigem Aufbau raten. Damit kannst du dann auch die zweite Lage > komplett mit Masse belegen und du kommst dann mit den anderen Signalen > auch besser hin. Ja, wurde schon mal erwähnt. Aber ich glaube, dass es ignoriert wird. Es ist wahnsinnig schwierig, die Konstrukteure zu überzeugen, das weiß ich noch aus meiner Zeit als Berater. Ich habs dann doch endlich geschafft, dass weitgehend 4-Lagen der Standard wurde und plötzlich waren alle typischen Zweilagenprobleme wie weg geblasen. Auch kleinste Schrittmotorendstufen leisteten plötzlich glatt das Doppelte und gab es kein Übersprechen mehr.
Ich verstehe diesen Ausdruck nicht mehr und finde die Quelle von LT nicht. Dort wurde es aber auch nicht erklärt, nur hingeschrieben: Ripple = ILpp * ESRout + ILpp / (8*Fsw*Cout*10e-3); Hauptsächlich ESRout, ist ja klar. U=I*R Abzüglich ein frequenzabhängiger kleinerer Teil. Aber warum steigt der Ripple mit der Frequenz ? Oder ist jetzt eine Schraube locker...?
>> Ich weiß nicht, ob es schon erwähnt wurde aber ich würde ja eher zu >> einem >> 4-lagigem Aufbau raten. > Ja, wurde schon mal erwähnt. Aber ich glaube, dass es ignoriert wird. Wurde natürlich nicht ignoriert, sondern nur nicht kommentiert - Sorry! Habe mir schon bei diversen Herstellern die Kosten für 4-Layer angesehen. Für Prototyp sehr teuer, in Masse (100stk.) wieder etwas besser. Irgendwann summieren sich die Ksten für: - 4Layer - besserer Kondensatoren - größere Spule - usw.. Das man auch einen fertigen DC/DC nehmen kann :-) Aber es ist durchaus auf dem Zettel. Evtl. möchte ich aber mit euren Verbesserungen erstmal noch einen Versuch mit 2-Layer starten. > nötig - aber dazu sollten besser andere etwas sagen, ich > selbst begreife ja nicht einmal die Signalform etc./Input. Es ist eine Modellbahnanlage. Die Versorgungsspannung (Gleise) wird je Bit umgepolt, so läuft der Bus und Versorgung auf 2 Leitungen (siehe Anhang). Diese kann bis zu 30V betragen, ist bei mir aber geringer. Ich habe jetzt nochmal aufgeräumt, den Brückengleichrichter mit DO214 aufgebaut und so etwas Platz gewonnen. Auch die 4,7uH Spule mit 6A Sättingungsgrenze ist jetzt drin. Es ist zwar noch kein ganzes Layer, aber die Kühlflächen sehen doch schon besser aus (wenn man die Fläche unter der Spule auch verwendet..)? Welche Zwerge mit besseren Fet`s sind euch denn noch so bekannt? - MP4570 (6x6,2mm) >> doch vermutlich besser auf externe Fet's gehen? > Evtl. ja. Je weniger Verluste, desto weniger Kuehlung ist - ? + Mosfet (FDMS7602S-5x6mm) Würdet ihr es mit dem Layout nochmal probieren? Gruß, Philipp
:
Bearbeitet durch User
Wenn du schon so auf die Kosten guckst, dann lass dir auch sagen, dass eine 2-lagige Bestückung nochmal ein gutes Stück teurer ist, als eine 1-lagige. Bei uns fallen die Kosten für höher lagige Platinen wegen den Initialkosten kaum ins Gewicht. Wegen anderen Reglern kannst du dir auch mal die TPS54er Serie von TI angucken. PS: In deinem letzten Bild sieht es so aus, als wenn deine Spule nicht angebunden ist. Brückengleichrichter gibt es auch in handlicheren Packages z.B. von der Firma Diodes.
:
Bearbeitet durch User
Hallo, ich ändere das Design aktuell auf 4-Layer (wie von euch empfohlen). Layer-2 = GND Layer-3 = VCC Um auch die Spule möglichst gut kühlen zu können, hätte ich die Fläche direkt hinter der Spule möglichst groß gemacht und auch viele "thermal-via`s" zu Layer-3. Ist der Gedanke so korrekt? Danke für eure Unterstützung! PS: Ich bestelle dann das 2-Layer, sowie das 4-Layer Layout für den direkten Leistungsvergleich.
Falls die Teile bereits laufen, was ist bei dem Leistungsvergleich herausgekommen?
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.