Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM2575-Schaltregler will nicht als Inverswandler arbeiten


Announcement: there is an English version of this forum on EmbDev.net. Posts you create there will be displayed on Mikrocontroller.net and EmbDev.net.
von Walther E. (tomete)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Guten Abend.

Mein Problem steht eigentlich schon im Titel.
Ich würde gerne den Schaltregler LM2575-12 als Inverswandler verwenden, 
habe dafür auch im Prinzip ziemlich genau das Beispiel aus dem 
Datenblatt genommen. Das einzige, was bei mir anders ist, ist dass ich 
ein paar mehr Glättungskondensatoren verwendet habe, die aber nicht 
wirklich das Problem sein können.

Wenn ich den Regler aber nun an Spannung anschließe, liegt die 
Ausgangsspannung  bei ca. -0,5V statt -12V und er wird extrem heiß, was 
bei einem Schaltregler in dem Ausmaß ja eigentlich gar nicht sein 
dürfte.
Wenn ich ihn aber nun als normalen Tiefsetzsteller betreibe (selbes IC) 
also anstelle von Pin2 Pin 3 und 5 sowie die Diode an der Kathode an 
Masse, arbeitet er ganz normal, also das IC ist definitiv nicht defekt.

Einer eine Idee, wo das Problem ist?

von Achim M. (minifloat)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Welches Potential hat die Kühlfahne?

von HBose (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

könnte es sein das die Diode defekt ist oder verpolt ist.

Salu Hans

von Christian S. (roehrenvorheizer)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>dafür auch im Prinzip ziemlich genau

Und was für ene Spule hast Du genommen?


mfG

von Kurt A. (hobbyst)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Dein Aufbau nicht identisch mit dem Schaltplan? Ein Bild vom Aufbau wäre 
von Vorteil.
Eventuell Masse mit dem GND Anschluss des Reglers verbunden?

Achim M. schrieb:
> Welches Potential hat die Kühlfahne?

von Dieter (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> paar mehr Glättungskondensatoren

Gib die mal genauer an.

von Walther E. (tomete)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Erst einmal danke für die zahlreichen Vorschläge.

Achim M. schrieb:
> Welches Potential hat die Kühlfahne?

Die liegt in diesem Fall auf -12V, bzw. das was -12V sein soll.

HBose schrieb:
> Hallo,
>
> könnte es sein das die Diode defekt ist oder verpolt ist.
>
> Salu Hans

Habe ich ausgetestet. Die Diode ist definitiv funktionsfähig und auch 
richtig angeschlossen.

Christian S. schrieb:
>>dafür auch im Prinzip ziemlich genau
>
> Und was für ene Spule hast Du genommen?
>
> mfG

Eine Ferrit-Spule, glaube von Astron. 100µH.


Kurt A. schrieb:
> Dein Aufbau nicht identisch mit dem Schaltplan? Ein Bild vom Aufbau wäre
> von Vorteil.
> Eventuell Masse mit dem GND Anschluss des Reglers verbunden?
>
> Achim M. schrieb:
>> Welches Potential hat die Kühlfahne?

Dieter schrieb:
> Walther E. schrieb:
>> paar mehr Glättungskondensatoren
>
> Gib die mal genauer an.

Wenn ich heute Nachmittag zu Hause bin, lade ich den Schaltplan hoch.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Wenn ich heute Nachmittag zu Hause bin, lade ich den Schaltplan hoch.
Und am besten auch ein paar brauchbare Fotos vom Aufbau.

von Bedenkenträger (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ist es nicht so dass bei diesen "missbrauchten" Positiv-Schalt-
reglern (also solche die eine positive erzeugen und ein negtaives
Potential genutzt wird) die Sekundär-Masse von der primären
getrennt sein muss?

Wenn man sich das Block Diagramm auf Seite 2 des Datenblatts anschaut
dann würde der interne Transistor im Schalt-Fall die Angangsspannung
auf Masse kurzschliessen - für den Fall der Invertierung, also Aus-
gangspfad auf Masse gelegt.

von Bedenkenträger (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Bedenkenträger schrieb:
> Angangsspannung

Korr: Ausgangsspannung

von Knigge (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Guten Abend.
>
> Mein Problem steht eigentlich schon im Titel.
> Ich würde gerne den Schaltregler LM2575-12 als Inverswandler verwenden,
> habe dafür auch im Prinzip ziemlich genau das Beispiel aus dem
> Datenblatt genommen. Das einzige, was bei mir anders ist, ist dass ich
> ein paar mehr Glättungskondensatoren verwendet habe, die aber nicht
> wirklich das Problem sein können.

Auch Glättungskondensatoren müssen erst mal aufgeladen werden, weshalb 
sollen sie also kein Problem darstellen können.

Schau mal in dieses Datenblatt rein, da stehen ab Seite 19 einige 
Randbedingungen zum Betrieb als Inversregler.

Bedenkenträger schrieb:
> Ist es nicht so dass bei diesen "missbrauchten" Positiv-Schalt-
> reglern (also solche die eine positive erzeugen und ein negtaives
> Potential genutzt wird) die Sekundär-Masse von der primären
> getrennt sein muss?

In dem von mir verlinkten Datenblatt ist von gemeinsamer Masse die Rede.

von Bedenkenträger (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Knigge schrieb:
> In dem von mir verlinkten Datenblatt

Ach, du hast ein Datenblatt verlinkt? Ich sehe keins, muss ich
mir wohl eine neue Brille zulegen, wa?

Knigge schrieb:
> ist von gemeinsamer Masse die Rede.

Von einer Rede kann nicht die Rede sein. Und die interne Schaltung
widerspricht eigentlich der Nutzung einer gemeinsamen Masse.
Da kann ja auch mal ein Flüchtigkeitsfehler passiert sein.

von Knigge (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mist, jetzt habe ich doch glatt den Link vergessen. Also hier noch das 
Datenblatt:

https://www.onsemi.com/pub/Collateral/LM2575-D.PDF

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Bedenkenträger schrieb:
> Ist es nicht so dass bei diesen "missbrauchten" Positiv-Schalt-
> reglern die Sekundär-Masse von der primären getrennt sein muss?
Nein. Siehe auch den 
Beitrag "Re: IC für -5V Generierung gesucht (min. 120mA)" und dort weiter 
abwärts. Dort werden 2 "übliche" Stepdown so verschaltet, dass sie bei 
selbem Massebezug wie der Eingang +-5V machen.

> (also solche die eine positive erzeugen und ein negtaives
> Potential genutzt wird)
??

: Bearbeitet durch Moderator
von Teo D. (teoderix)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hier hilft nur noch ein aussagekräftiges Bild(er) vom Aufbau!
(zumindest meiner Neugier:)

von Günni (Gast)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Eine Ferrit-Spule, glaube von Astron. 100µH.

Ein Datenblatt dieser Spule wäre sicher sinnvoll. Wenn die bei dem Strom 
in die Sättigung kommt, passiert genau das, was als Fehler beschrieben 
ist. Die Spule muss immerhin die gesamte Energie zwischenspeichern. Beim 
"normalen" Tiefsteller muss sie nur die Zeit überbrücken, in der der 
Längsschalter sperrt.

von Walther E. (tomete)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Das hier sollte die Spule sein:
https://cdn-reichelt.de/documents/datenblatt/B400/DS_HBCC_NEU.pdf

Das Schaltbild für den eigenen Aufbau ist im Anhang.
Bei den Randbedingungen zum Inverswandler im Datenblatt habe ich jetzt 
geguckt, allerdings werde ich da jetzt nicht draus schlau, es ist eine 
Formel für den Peak-Strom angegeben,die wo ich jetzt aber nicht wirklich 
weiß, was ich für "I_load" annehmen soll.

: Bearbeitet durch User
von Dietrich L. (dietrichl)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> was ich für "I_load" annehmen soll

Ich nehme mal an, dass das der Laststrom am Ausgang ist. Bei Leerlauf 
wäre das 0.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Das hier sollte die Spule sein:
Naja, als Stabdrossel EMV-technisch eher spannend. Und mit 0,7 Ohm und 
0,6A Sättigungsstrom sicher nicht meine erste Wahl für eine 
Schaltreglerinduktivität.

> was ich für "I_load" annehmen soll.
Den Laststrom...

> Das Schaltbild für den eigenen Aufbau ist im Anhang.
Und wie sieht der Aufbau an sich aus?

von Walther E. (tomete)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also nen Bild vom Aufbau hab ich hochgeladen, glaube aber nicht, dass 
das viel bringt, da eh fast alle leiterbahnen auf der Rückseite sind.

Wenn I_load der Ausgangsstrom ist, dann hab ich bei der 
Peak-Strom-Formel 641mA raus. Ist zwar über dem Nennwert der Spule, aber 
ist das wirklich der Grund, dass der Regler quasi gar nicht 
funktioniert?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> ist das wirklich der Grund, dass der Regler quasi gar nicht
> funktioniert?

Nein, da ist was falsch verdrahtet, oder ein Bauteil ist kaputt.
(Die "Drosselspule" vielleicht?)

von Gerhard O. (gerhard_)


Bewertung
4 lesenswert
nicht lesenswert
Mir kommt die Drossel suspekt vor. Ich baue jetzt schon über 20 Jahre 
derartige "Simple Switcher" und habe niemals die geringsten Probleme 
damit gehabt. Deine Drossel sieht wie eine "Signal" HF-Drossel mit hoher 
interner Windungszahl aus ohne viel Ferrit intern zu enthalten.

Drosseln für Schaltregler werden als "Power Magnetics" bezeichnet und 
man wählt zwecks EMC Verringerung am besten die abgeschirmten Typen. 
Diese Power Magnetics Drosseln haben genug Ferrit um die Energie bis zur 
Entnahme magnetisch ohne gleich in Sättigung zu geraten zu speichern. 
Deine HF Drossel ist dafür einfach nicht geeignet. Bei Schaltregler 
Induktivitäten dreht sich alles um die magnetischen Eigenschaften.

Bei Power Magnetics kommt es darauf an so wenig Streuung des Magnetfelds 
wie möglich zu haben damit sich durch den Strom genug Magnetfelddichte 
aufbaut um magnetisch gespeichert bis zur Entnahme bleiben. Das 
bedeutet, mit so wenig wie möglichen Windungen auszukommen um den 
Drahtwiderstand minimal zu halten und ein genug starkes Magnetfeld 
erzeugen zu können um es dann beim Abschalten effizient entnehmen zu 
können. Deine HF Drossel hat dagegen viele Windungen und wenig, wenn 
überhaupt, Ferrit oder Eisenpulver und kann magnetisch nicht richtig 
funktionieren. Auch ist deswegen der Drahtwiderstand zu hoch. Der 
Drahtwiderstand geht sehr schädlich in den Wirkungsgrad ein. Auch die 
Ferritkomposition ist kritisch.

Der beim Einschalten des Transistors gelieferte Strom muß nach dem 
Abschalten so effizient wie möglich wieder entnommen werden und 
einseitig durch die Diode zurück wieder zur Last fließen. Das Ausgangs C 
speichert die Energie zwischen den Schaltzyklen.

Die Drossel sollte auch einen ausreichend hohen Sättigungsstrom 
aufweisen.

Hier ist ein Artikel über Drosselwahl:

https://www.powerelectronics.com/content/article/21861300/guide-to-selecting-inductors-for-switching-regulators

Wie gesagt, bei der Drosselsuche kommt es auf das Stichwort "Power 
Magnetics" an. HF-Drosseln haben im Umformteil von DC Konvertern nichts 
zu suchen.

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Wenn I_load der Ausgangsstrom ist, dann hab ich bei der
> Peak-Strom-Formel 641mA raus. Ist zwar über dem Nennwert
Das war kein Nennwert, sondern ein Maximalwert. Das ist schon ein 
Unterschied. Denn was passiert, wenn deine Rechnung nicht ganz aufgeht 
und der Strom doch noch größer wird, wenn z. B. Kondensatoren geladen 
werden müssen?

Walther E. schrieb:
> da eh fast alle leiterbahnen auf der Rückseite sind.
Mit "brauchbar" meinte ich eben Bilder, die Informationen zum Aufbau und 
der Verdrahtung klarstellen könnten...

Walther E. schrieb:
> Einer eine Idee, wo das Problem ist?
Du nimmst den Schaltregler aber schon ohne oder mit sehr geringer Last 
in Betrieb, oder?

von Sven S. (schrecklicher_sven)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Und die zu versorgende Schaltung ist ja auch schon vorhanden.
Vielleicht ist da ein Kurzer drin. Oder Elko verpolt, oder so.

von Walther E. (tomete)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Ich kann ja mal den Auszug aus dem Layout hochladen.
Messpunkt ist in diesem Fall da, wo ich C8 markiert hab, alle 
Verbindungen zu anderen Schaltungen sind aufgetrennt.
Ein Foto zu machen, wo man erkennt, was was ist, ist ziemlich schwer.
Die 3 Elkos sind aber laut Durchgangsprüfer in Ordnung, also tendenziell 
eher nicht verpolt.

> Du nimmst den Schaltregler aber schon ohne oder mit sehr geringer Last
> in Betrieb, oder?

Selbstverständlich. Alles, was nicht mit der Schaltung im geposteten 
Schaltplan zu tun hat, ist bereits abgetrennt.

: Bearbeitet durch User
von W.S. (Gast)


Angehängte Dateien:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Das hier sollte die Spule sein:

Nee, lieber nicht sowas. Schau dir mal im beigefüten Bild an, wie ein 
richtiges Bauteil für deinen Zweck aussieht.

W.S.

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Die Spule kannst du bei einem Invers-Wandler wie für einen Boost-Wandler 
mit der Eingangsspannung U+ (12V?, leider nicht angegeben) berechnen, 
aber beachten, dass die Ausgangsspannung dann 12V + (U+) beträgt (für 
den LM2575 nicht mehr als 40V).

Mit der angegebenen Spule kannst du (wegen Boost-Wandler-Prinzip) keinen 
besonders hohen Strom rausholen. Es ist leider kein Sättigungsstrom 
angegeben.

Wenn 0,6A ("DC") der Sättigungsstrom ist, sind am Ausgang nicht mehr als 
70 mA möglich (wenn überhaupt).

Wie hoch soll der Ausgangsstrom denn maximal sein?

Ich würde außerdem C14 und C4 statt mit System-GND mit dem GND-Pin des 
LM2575 (sprich -12V) verbinden (oder versuchsweise einen neuen Elko dort 
anschließen), spannungsmäßig mindestens für 12V + (U+) auslegen (C2 und 
C6 belassen) – aber zuerst eine geeignete Spule nehmen.

Wenn der Ausgangsstrom nicht allzu groß ist, wird es eher eine größere 
Induktivität sein.

von Walther E. (tomete)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Gerhard O. schrieb:

> Der beim Einschalten des Transistors gelieferte Strom muß nach dem
> Abschalten so effizient wie möglich wieder entnommen werden und
> einseitig durch die Diode zurück wieder zur Last fließen. Das Ausgangs C
> speichert die Energie zwischen den Schaltzyklen.
>
> Die Drossel sollte auch einen ausreichend hohen Sättigungsstrom
> aufweisen.
>
> Hier ist ein Artikel über Drosselwahl:
>
> 
https://www.powerelectronics.com/content/article/21861300/guide-to-selecting-inductors-for-switching-regulators
>
> Wie gesagt, bei der Drosselsuche kommt es auf das Stichwort "Power
> Magnetics" an. HF-Drosseln haben im Umformteil von DC Konvertern nichts
> zu suchen.

Alles klar, vielen Dank für den Artikel. Dann werde ich mir wohl doch 
eine andere Spule raussuchen müssen.

von Günni (Gast)


Bewertung
1 lesenswert
nicht lesenswert
Eberhard H. schrieb:
> Die Spule kannst du bei einem Invers-Wandler wie für einen Boost-Wandler
> mit der Eingangsspannung U+ (12V?, leider nicht angegeben) berechnen,
> aber beachten, dass die Ausgangsspannung dann 12V + (U+) beträgt (für
> den LM2575 nicht mehr als 40V).

Das ist ein wichtiger Hinweis: Da der GND-Pin auf dem -12V 
Ausgangspotential liegt, muss die Eingangsspannung entsprechend kleiner 
sein.

Zu der Spule ist ja alles gesagt. Die war auch mein "Favorit" als 
Verursacher für die Fehlfunktion.

von Walther E. (tomete)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Also die Eingangsspannung ist 15V.
Von 40V Differenz bin ich also beim Inverswandler weit genug entfernt.

Ginge diese Spule hier?
https://www.reichelt.de/smd-power-induktivitaet-100-h-eaton-dr127-101-p245720.html?&trstct=pol_0&nbc=1

Ist zwar etwas doof, so eine SMD-Spule jetzt auf nem fertigem THT-Layout 
festzulöten, aber ich denke, etwas perfekt passendes werd ich eh nicht 
finden und wegen so einem Fehler neue Leiterplatten bestellen ist 
natürlich auch nicht so toll.

von Teo D. (teoderix)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Wenn deine Berechnungen so in etwa die Realität abbilden und EMV nicht 
wirklich von interessant ist, dann sollte diese auch passen:
https://www.reichelt.de/power-induktivitaet-axial-ferrit-100-h-epco-b82111-e-c8-p245736.html?&trstct=pol_14&nbc=1

von Walther E. (tomete)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Perfekt. Damit versau ich das Layout nur minimal. Danke. Mal sehen, ob 
es damit dann funktioniert.

von Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Bewertung
2 lesenswert
nicht lesenswert
Walther E. schrieb:
> Damit versau ich das Layout nur minimal.
Wenn ich mir die Strompfade da so ansehe, kannst du da nicht mehr viel 
schlechter machen. Eine Überarbeitung ist da sowieso nötig. Such mal bei 
dir im Layout die 3 Strompfade (Laden grün, Entladen orange, Recovery 
blau) und zeichne sie ein. Du siehst, dass mit ein wenig besser 
positionierten oder auch nur umgedrehten Bauteilen einiges an Umweg zu 
sparen ist.
Besonders der Recovery-Pfad rings um den ganzen Regler von U+ über den 
LM Pins 1-2 und die Diode über -12V zurück nach U+ hat das Zeug zum 
wirksamen Störsender.
Dort mal ein paar Erläuterungen zu den Strompfaden beim Stepdown:
http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler

Eberhard H. schrieb:
> Wenn 0,6A ("DC") der Sättigungsstrom ist, sind am Ausgang nicht mehr als
> 70 mA möglich (wenn überhaupt).
Deshalb würde ich mal den 2mF Kondensator am Ausgang rausmachen und 
schauen, ob das Ding gegen "weniger" Kurzschluss (ein entladener 
Kondensator ist wie ein Kurzschluss) besser anläuft.

: Bearbeitet durch Moderator
von Walther E. (tomete)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke für den Hinweis, das ist ja nen Ding.
Ich habe nichts geändert, habe nur die eine Seite der Drossel anstelle 
der unteren Seite von Pin 2 vom Regler einfach direkt an die Kathode der 
Diode gelötet (Was ja eigentlich das selbe Potential ist) und der Regler 
funktioniert.

Ich werde ihn natürlich trotzdem mit einer anderen Spule upgraden, aber 
dass das so einen Unterschied macht (zumal der Regler ja trotz des 
"Fehlers" als Tiefsetzsteller normal arbeitet) ist erstaunlich.

Aber danke für die große Beteiligung und der Hilfe bei der Lösung.

: Bearbeitet durch User
von Christian S. (roehrenvorheizer)


Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

man hätte gleich auf die dritte Antwort hin klären können, daß´die 
verbaute Spule keine Speicherdrossel ist, sondern eine ungeeignete 
HF-Drossel. Deswegen gleich meine Frage. Aber die Aufbauten sind gerne 
geheim.

siehe

Beitrag "PNP turn-off Transistor als FET-Treiber wird heiß"


mfG

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.