Hallo zusammen, ich baue zum ersten mal einen Schaltregler und komme mit der Dimensionierung noch nicht ganz klar. Der TPS54202 soll 12V zu 5V wandeln, die Stromstärke schwankt zwischen (etwa) 50mA-150mA. Wenn ich das richtig sehe, sind alle Bauteile von der Stromstärke unabhängig, außer der Spule. Aber wonach richtet sich ihr Wert? Nach der kleinsten Stromstärke? Nach der größten Stromstärke? Oder irgendwo in der Mitte? Spielt das überhaupt eine große Rolle? Ich denke mal, wenn man vom Idealwert abweicht, sinkt die Effektivität? Das Datenblatt habe ich natürlich genau angeschaut und den TI-Designer kenne ich auch, aber die Frage blieb offen. Danke und viele Grüße Steffen
Steffen H. schrieb: > Nach der größten Stromstärke? ...und zwar Current Limit das Schaltsregler. Im Datenblatt knapp 4A.
Steffen H. schrieb: > Aber wonach richtet sich ihr Wert? Tchenisch: > Nach der größten Stromstärke? Und der Schaltfrequenz. Die Induktivität einer Spule hängt neben dem aufgedruckten Wert zudem vom Kernmaterial und vom durchfließenden Strom ab. Die Induktivität darf selbst beim höchsten Strom nicht zu klein werden oder gar ganz "verschwinden". Ein weiterer Punkt zur Auswahl der Spule ist dann noch deren Gleichstromwiderstand. > Spielt das überhaupt eine große Rolle? Vorrangig bei den Kosten. Wenn die Induktivität (bei gleichem DC Widerstand) zu hoch ist, dann wird die Spule zu groß und zu teuer. Tany schrieb: > ...und zwar Current Limit das Schaltsregler. Im Datenblatt knapp 4A. Das wäre aber tatsächlich Unsinn, eine 4A Spule einzusetzen, wenn ich nur 150mA brauche. Ich würde das auf jeden Fall nicht machen. Genausowenig würde ich bei 12V Versorgung z.B. die Eingangskondensatoren auf 28V auslegen, obwohl der Regler das "kann".
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Steffen H. schrieb: > Das Datenblatt habe ich natürlich genau angeschaut Bist du sicher? Also Gleichung 8 und 9 sehen doch aus als könnte man damit was anfangen ;-). Zur sicherheit: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54202.pdf?HQS=TI-null-null-mousermode-df-pf-null-wwe&ts=1604574287292&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.mouser.ch%252F Gruß
Effektivität ist weniger dass Problem. Für möglichst wenig Ausgangsrippel sollte der Schaltregler im kontinuerlichen Betrieb arbeiten, d.h. der Stromfluss in der Spule sollte nicht Null werden. Dazu gilt
Du musst jetzt deine t_off, Ausgangsspannung (+ Freilauffiode, Spulenwiderstand vernachlässigen wir mal) und Minimalstrom einsetzen. Damit bekommst du die Untergrenze der Induktivität, damit auch bei Minimalem Strom der Regler im kontinuierlichen Betrieb bleibt. Aber, umso größer deine Spule ist, umso träger wird der Regler. Es dauert dann länger bis der Spulenstrom sich "ändert", z.B. bei einem plötzlichen Lastwechsel. Das muss dann der Kondensator ausgleichen können.
Lothar M. schrieb: > Das wäre aber tatsächlich Unsinn, eine 4A Spule einzusetzen, wenn ich > nur 150mA brauche Es ist genauso Unsinn, ein 2A Regler einzusetzen. Ein TPS62160 wäre eindeutig eine bessere Wahl.
Lothar M. schrieb: > Das wäre aber tatsächlich Unsinn, eine 4A Spule einzusetzen, wenn ich > nur 150mA brauche. Ich würde das auf jeden Fall nicht machen. Einspruch euer Ehren! Wenn es denn ein TPS54202 ist, dann macht eine wie von tany gemachte 4A Dimensionierung schon Sinn. Denn es kann durchaus der TPS "voll durchsclaten", und somit das Stromsättigungslimit der Spule erreichen. Dann ist es keine Induktivität mehr, es wirkt nur noch der Kupferwiderstand der Spule .-) Details hier: https://www.ti.com/lit/an/slvae10/slvae10.pdf?ts=1604644259929&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS560430 insbesondere Kapitel 4 (gilt auch von der Grundannahme für andere Schaltregler..) Richtig ist aber Dein Punkt: Es ist aber schon sinniger, den Schaltregler nicht unnötig groß zu wählen. ein TPS560430 wäre vollkommen ausreichend für die 150mA die der TE will. Eine 1.4A Spule wird dafür von TI empfohlen. Sowas ist relativ günstiger (Platz und Preis). @TE Steffen: https://www.ti.com/lit/an/slvae10/slvae10.pdf?ts=1604644259929&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FTPS560430 kann Dir helfen, das Thema besser zu verstehen.
Ganz herzlichen Dank für Eure Antworten bisher!! Ich werde das nun in Ruhe durchrechnen und die Informationen genauer anschauen. Auf die Schnelle richtet man sich also nach dem größten Strom. Wenn ich im TI-Desiginer 150mA oder 200mA eingebe liege ich mit der vorgeschlagenen Spule nicht allzu verkehrt (genaue Berechnungen "von Hand" mache ich trotzdem noch). Warum ich den TPS54202 gewählt habe: Die 2A sind hier tatsächlich unnötig viel. Aber seine Effizienz ist unschlagbar hoch, ab 20mA bei über 90%, und er scheint einfach in der Handhabung. Damit kann ich ihn gut als Universalregler verwenden (außer bei ganz kleinen Strömen) und muss mich nicht immer mit neuen Reglern befassen.
Wird vermutlich Geschrei auslösen, aber z.B. die IHLP2525 funktioniert ganz gut für diesen Regler (15µH vermute ich?)
Löst vllt. auch Geschrei aus, aber mal über einen Linearregler nachgedacht. Wenn die Verluste von Pv_max = 1.05W. keine große Rolle spielen würde das auch gehen. Steffen H. schrieb: > Aber seine Effizienz ist unschlagbar hoch, ab 20mA bei > über 90% OK. Zu spät gesehen, Dir kommt es auch auf Wirkungsgrad an.
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Carsten B. schrieb: > aber mal über einen Linearregler > nachgedacht Aus zwei Gründen kommt das hier nicht in Betracht: Erstens möchte ich die Schaltung möglichst effizient, und zweitens (den Punkt hatte ich nicht genannt) kann ein Linearregler keine negative Spannung erzeugen.
Steffen H. schrieb: > Ich denke mal, wenn man vom Idealwert abweicht, sinkt die Effektivität? > > Das Datenblatt habe ich natürlich genau angeschaut und den TI-Designer > kenne ich auch, aber die Frage blieb offen. Was bei der Auswahl der Induktivität sehr Hilfreich ist. Der Component Selector von Würth Elektronik. Hier bekommt man schon mal einen Überblick in welche Richtung es geht. Du musst deshalb nicht unbedingt eine Induktivität von Würth einsetzten. Lothar M. schrieb: > Genausowenig würde ich bei 12V Versorgung z.B. die Eingangskondensatoren > auf 28V auslegen, obwohl der Regler das "kann". Das kann aber ein Fehler sein, Keramikkondensatoren können bei halber Nennspannung schon einen Deutlichen Kapazitäts Verlust haben.
Andrew T. schrieb: > Wenn es denn ein TPS54202 ist, dann macht eine wie von tany gemachte > 4A Dimensionierung schon Sinn. Denn es kann durchaus der TPS "voll > durchsclaten", und somit das Stromsättigungslimit der Spule erreichen. Schon, aber wir wollen ja nicht gleich vom Fehlerfall ausgehen. Denn normalerweise fließen da eben maximal besagte 150mA(+-Ripple) durch die Spule. Millika schrieb: > Das kann aber ein Fehler sein, Keramikkondensatoren können bei halber > Nennspannung schon einen Deutlichen Kapazitäts Verlust haben. Achtung, Glatteis: ich habe nicht gesagt, dass ich Kerkos für 28V natürlich mit 100V "auslege" und für 12V welche mit mindestens 25V nehme... ;-) Aber es wäre eben tendenziell unsinnig, von vorn herein 100V Kerkos zu nehmen (erst mal welche finden unter den hochkapazitiven Keramiken), weil der Schaltregler 28V "kann". Steffen H. schrieb: > und zweitens (den Punkt hatte ich nicht genannt) kann ein Linearregler > keine negative Spannung erzeugen. (Wofür) brauchst du eine negative Spannung? Bei passender Schaltungsauslegung kommt man ganz oft ohne aus...
Vielen Dank noch mal für Eure hilfreichen Antworten! Ich habe mir in Ruhe die Dokumente durchgesehen und den TI-Designer benutzt. Nun habe ich diese Spule gefunden, die für alle meine Varianten <90% Wirkungsgrad hat (zwischen 5mA und 200mA) und gut zu bekommen ist: SLF10145T-470M1R4-PF (47µH) @Lothar: Die negative Spannung ist für Audio. Ich kenne den Trick mit der künstlichen Masse, der funktioniert bei mir aber nicht. Zwei Schaltregler zu verwenden finde ich auch völlig in Ordnung. Einen guten Filter bekommt die Schaltung natürlich auch verpasst.
Steffen H. schrieb: > und zweitens (den Punkt hatte ich > nicht genannt) kann ein Linearregler keine negative Spannung erzeugen. Wenn dieser wie wild schwingt, klappt das manchmal sogar auch. ;) ;) Ausnahmen bestätigen die Regel! Die negative Spannung könnte man auch über einen NE555 erzeugen: http://www.sprut.de/electronic/switch/minus.html
@Dieter: Ladungspumpen liefern nicht sonderlich viel Strom bzw. bricht die Spannung schnell ein. Und bevor ich Schaltregler+Ladunpspumpe (+ggf. Linearregler) verwende, nehme ich doch besser gleich zwei identische Schaltregler ;)
Steffen H. schrieb: > Ladungspumpen liefern nicht sonderlich viel Strom bzw. bricht > die Spannung schnell ein. Das ist mir auch bekannt. Wenn der TO sich dafür interessiert, wäre auch gegengefragt worden, wieviel mA die negative Versorgung liefern müßte.
> Wenn der TO sich dafür interessiert, wäre auch > gegengefragt worden, wieviel mA die negative Versorgung liefern müßte. Gleich viel wie die positive (50-150mA).
Steffen H. schrieb: > Gleich viel wie die positive (50-150mA). Damit ist der Vorschlag Ladungspumpe (NE555 ...) hinfällig und wäre insgesamt eine ungünstigere Lösung. Im Bereich von Audio-Anwendungen würde ich Dir dafür Schaltwandler-IC empfehlen, wo sich der Takt synchronisieren läßt. Das läßt sich oft besser handeln, vor allem wenn durch EMV die Differenzfrequenz im Bereich von 1 bis 3kHz liegen sollte, da in dem Bereich das Ohr leises Pfeifen am ehesten heraushört.
Mark S. schrieb: > ist der LM5019 in der "Flybuck" Nur 100mA steht im Datenblatt. Es gibt aber auch welche für mehr Leistung.
Dieter D. schrieb: > Nur 100mA steht im Datenblatt. Es gibt aber auch welche für mehr > Leistung. Dazu hatte ich hier schon mal einiges gesagt (bitte beachten): Beitrag "Flybuck Konverter" Und @Steffen, ich verstehe zwar Deinen Willen, nicht mehr als unbedingt vonnöten "Aufwand zu betreiben" - aber ein an die Last angepaßter Regler ist nicht nur wg. der oft geringeren Bauteil- kosten, sondern wegen des Grundes für die mögl. Verwendung der geringer belastbaren Teile die bessere Wahl: Current Limit weit oberhalb der max. Last ist eher unsinnig. Auch die Effizienz leidet stark unter geringer Dauerbelastung, da hilft Dir die anggb. max. Effizienz genausowenig, wie man aus Flybuck gleichzeitig den ang. max. I bei ang. max. U ... "ziehen" kann. Eine an alles angepaßte/anpaßbare Lösung ist mit monolithisch integrierten Schaltern nur bedingt möglich. Dazu könnte eher TL494 (für BJTs) oder noch besser TL594 (für Mosfets, eingebaute Treiberstufen) dienen - würde aber einige Einarbeitungszeit erfordern.
Beitrag #6492393 wurde vom Autor gelöscht.
Nachtrag: Das sind natürlich "alte" Bausteine, haben aber diese Vorteile. Natürlich kannst Du auch einfach jedes mal die perfekt angepaßte (und oft als monolithisch integriert zu beziehende) moderne Minimalstlösung ermitteln. Es kann halt nicht jeder alles: Buck kann nicht Boost (dafür allerdings Buck-Boost/Inverting), Boost kann nicht Buck (dafür allerdings z.B. SEPIC), und für Ladungspumpen reicht sogar ein simpler Rechteckgenerator (555 oder Logik Bausteine). Zuallermindest aber solltest Du besser jeweils einen Baustein nutzen, dessen Stromlimit nicht weit, weit oberhalb des von Dir überhaupt nutzbaren liegt, wenn schon monol. integriert.
Ti verwendet bei diesem Schaltregler auf dem Eval Board die Würth 7447714150. https://www.ti.com/lit/ug/slvuap3/slvuap3.pdf?ts=1606584623977&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Ftool%252FTPS54202EVM-716 https://www.mouser.de/datasheet/2/445/7447714150-1722494.pdf Damit hast du in deiner Anwendung noch mehr als genügend Reserven, selbst wenn du mal versehentlich mehr Strom ziehen solltest.
H. B. schrieb: > selbst wenn du mal versehentlich mehr Strom ziehen solltest Die ist sozusagen knapp, aber noch passend - typischerweise allerdings (typ. Wert des Stromlimits + typ. I_sat der Spule, das Stromlimit könnte real minimal über-, I_sat etwas unter- schritten werden). Sieht man sich im Dabla die Kurve L in Abh. v. I an, wird beim genannten I_sat 4,1A eben exakt der Punkt erreicht, wo die L beginnt, über die Maßen schnell und heftig abzusinken. Das Urteil ob "genau richtig" o. "etwas zu schwach" ist abh. davon, ob, und inwiefern, die Schutzfunktion voll ausgenutzt werden will (oder soll, oder muß).). Und auch typ. vs. exakten Werten von Stromlimit und I_sat. Einen Wunsch nach "rundum sorglos", auch Schutz bei "hartem" (schnell eintretend, niederohmig) Ausgangskurzschluß, könnte Verwendung einer L mit z.B. 4,5A (oder mehr) typischem I_sat anzuraten sein (pot. Problem völlig aus der Welt geschafft). Da diese normalerweise auch etwas niederohmiger sein würde, käme das auch dem o.g. Wunsch nach höherer Effizienz entgegen. Oder aber jeweils "am lebenden Objekt" prüfen/messen, jedoch ist das immer erst bei vorh. Teilen möglich - nicht im voraus.
chip d. schrieb: > ein an die Last > angepaßter Regler ist nicht nur wg. der oft geringeren Bauteil- > kosten, sondern wegen des Grundes für die mögl. Verwendung der > geringer belastbaren Teile die bessere Wahl: > > Current Limit weit oberhalb der max. Last ist eher unsinnig. Es ist billiger und bequemer, 20x IC zu kaufen als immer je 1 Stück (Versandkosten!). Aus praktischen Gründen sollte man möglichst wenige Typen von Details benutzen, falls das möglich ist. 1,23 € ist natürlich eine Menge Geld. Andere Frage: ob IC für 100 mA wirklich viel billiger wird? IC für 2A hat kleinere Rds und deshalb wird auch bei 100 mA weniger geheizt. Und überhaupt, IC an die Grenze zu treiben garantiert eine lange und sichere Arbeit kaum. chip d. schrieb: > Dazu könnte eher TL494 (für BJTs) oder noch besser TL594 (für > Mosfets, eingebaute Treiberstufen) dienen - würde aber einige > Einarbeitungszeit erfordern. Diese Bausteine mit bipolaren Transistoren aus dem 20 Jh. kann man natürlich immer noch verwenden. Aber es gibt heite viele besseren. TPS54202 arbeitet ab 4,5V, TL494 und TL594 erst ab 7 Volt, verheizen 6 bis 12 mA, haben deutlich niedrigere Fmax und brauchen noch externe MOSFET (na gut: 100 mA kann man von Treiber alleine haben. Aber Wirkungsgrad?). Und dazu noch viel größere Gehäuse...
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Steffen H. schrieb: > ich baue zum ersten mal einen Schaltregler und komme mit der > Dimensionierung noch nicht ganz klar. Der TPS54202 soll 12V zu 5V > wandeln, die Stromstärke schwankt zwischen (etwa) 50mA-150mA. Ich habe für einen D1 Mini etwas ähnliches gebaut. 15 µH, 1,04 € https://www.reichelt.de/smd-power-induktivitaet-15-h-eaton-dr74-150-r-p245626.html?&nbc=1 1,22 € https://www.reichelt.de/abwaertsschaltregler-adj-4-4--30-vin-2-0--24-vout-1-ao-mcp-16311-e-ms-p146359.html?&nbc=1 Bei dem Strom genügen hier auch die 15 µH. Bei 12 V In und 5 V Out geht der Wirkungsgrad auch über 90%. mfg Klaus
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