Welche Spule für den Schaltregler (TPS54202)?

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".

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. 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.

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.

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.

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.

für +- AudioVorstufenversorgung ist der LM5019 in der "Flybuck" - 
Konfiguration das Mittel der Wahl

Mark S. schrieb:
> ist der LM5019 in der "Flybuck"

Nur 100mA steht im Datenblatt. Es gibt aber auch welche für mehr 
Leistung.

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...

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