Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kurzschluss bei Invertierendem Schaltregler


von Lukas E. (lukas_e147)


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Moin,

ich habe hier eine Schaltung mit einem LM2596. Der ist wie im Datenblatt 
als Invertierender Regler beschaltet. Der soll aus 9V dann -25V @200mA 
machen. Laut Datenblatt von ON soll er das können. Ich habe den Regler 
auf der Platine aufgebaut (Ausschnitt des Layouts & Schaltplan hängen 
an), aber der Regler geht auf Durchzug, also schaltet den Transistor die 
ganze Zeit auf, sodass da ein glatter Kurzschluss entsteht, mein Labor 
NT geht bei 3A in die Strombegrenzung. Soft Start Laut Datenblatt, sowie 
einen 3300uF Elko um den erhöhten Startstrom zu puffern, habe ich auch 
getestet, half nichts. Ebenfalls getestet habe ich verschiedene LM2596, 
auch die HV Variante, sowie mehrere Spulen zwischen 33uH und 470uH, 
diverse Kapazitäten am Ein- und Ausgang. Wenn ich den Feedback Pin von 
dem Spannungsteiler trenne, und direkt an den Ausgang lege, läuft der 
Regler, und regelt auf -1.23V, wie er in diesem Fall sollte. Auch ein 
Poti habe ich an der Stelle des Teilers getestet, und diverse 
Ausgangsspannungen probiert, der Regler bleibt bei -1.23V kleben, und 
geht dann, umso weiter ich am Poti drehe irgendwann in den Kurzschluss, 
ohne, dass ich eine Änderung in der Ausgangsspannung sehe ... Das der 
Regler schwingt halte ich für unwahrscheinlich, davon ist auf dem 
Ausgang mit dem Oszi nichts zu sehen, die Eingangsspannung ist auch 
stabil.


Vielleicht kann mir ja hier einer von euch helfen, wahrscheinlich habe 
ich mir hier irgendeinen trivialen Denkfehler o.Ä. geleistet, was euch 
dann sicherlich auffällt :)

Danke & LG

Lukas

von Christoph Z. (rayelec)


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Du hast die inverting Schaltung, die macht nur -9V! Was Du brauchst 
ist negative Boost, da ist die Schaltung völlig anders!

: Bearbeitet durch User
von Lukas E. (lukas_e147)


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Kopf -> Tisch!

Aber dennoch müsste er ja dann soweit auch auf -2.5V z.B: Regeln können, 
das tut er nicht, wenn ich einen 10K:10K Spannungsteiler einsetze, 
sondern da geht er auch schon in den Kurzschluss...

von Christoph Z. (rayelec)


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Bauchgefühl (ist schon spät, Kopf denkt nicht mehr): ev. müssen die 
Feedbackwiderstände vertauscht (kleiner/grosser Wert) werden, da ja auch 
die Spannung invertiert ist...

: Bearbeitet durch User
von Helge (Gast)


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Mögliche Ursachen, nach denen ich scheuen würde:
Elko Polarität, SS34 fehlerhaft, versorgter Schaltungsteil latcht. Oder 
Regler gefälscht.

von Eberhard H. (sepic) Benutzerseite


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Zum Verstehen und Berechnen der Schaltung musst du dir vorstellen, als 
würde sie von (9+25)V = 34V [1] versorgt werden und die erzeugte 
Ausgangsspannung sei 25V.

Die Schaltung ist weiterhin ein Buck-Regler, nur dass die System-Masse 
nun der eigentliche 25V-Ausgang und GND des LM2596 deshalb um 25V ins 
Negative verschoben ist.

Auch die Referenzspannung bezieht sich weiterhin auf GND des LM2596 (und 
nicht auf die Masse deines Systems), sprich für die relativ große (ins 
Negative verschobene) Ausgangsspannung geht der kleinere Widerstand von 
FB nach GND des LM2596 und der größere nach + des Ausgangs-Elkos.

Wenn ich richtig geschaut habe, sind R9 und R10 beim Layout gegenüber 
dem Schaltplan vertauscht. Es ist mir unklar, wie das passieren kann, 
wenn man das Layout aus dem Schaltplan erzeugt hat ...

Vielleicht kannst du noch ein hoch aufgelöstes Foto deines Aufbaus 
posten, und den Rest der Schaltung.

Für 200mA Ausgangsstrom sind die 470µH schon OK, aber nicht viel kleiner 
nehmen.
Der Spulenspitzenstrom kann dann bis zu 350mA sein, den die Spule 
vertragen muss, ohne in Sättigung zu geraten.

Wenn der Ausgangsstrom nicht größer sein muss, hätte ein kleinerer 
Switcher auch gereicht.

[1] Dementsprechend sollte C9 auch wenigstens für 50V ausgelegt sein.

von Lukas E. (lukas_e147)


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Moin,

Ich habe mittlerweile diverse Bauteilvariationen ausprobiert, und auch 
nochmal eine komplett frische Platine nur mit dem Regler bestückt - 
läuft nicht. Wird also wohl hier auf ein Redesign hinauslaufen. Ich bin 
gerade am verifizieren, ob ich die Sache eventuell ein wenig 
vereinfachen kann, indem ich von einer positiven Masse ausgehe, dann 
habe ich bereits -9V und muss "nur" noch daraus -25V machen.

Alternativ wäre die Frage, ob jemand noch einen Trick in der Tasche hat, 
um aus positiven 9-12V negative 25 Volt zu machen, bei bekanntem Strom, 
dieser sollte eigentlich 200mA nicht überschreiten, aber ein bisschen 
Puffer wäre nett.
Für den Steinzeit-MC34063A gibt es laut dem ON Semicon Datenblatt eine 
Schaltung, die aus +5V -12V machen kann 
(https://www.onsemi.com/pdf/datasheet/mc34063a-d.pdf, Seite 8). Meint 
ihr, das lässt sich auf meine Anforderungen aufbohren? Das der alte Chip 
nicht mehr das Gelbe vom Ei ist, weiß ich, aber er ist eben günstig und 
gut erhältlich, aber ich bin für Alternativen gerne offen :)

Danke & LG

lukas

von Helge (Gast)


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Wenn statt der SS34 eine 45V/5A-Diode drin ist, bleibt das Verhalten 
gleich?

von ..., Kupplung langsam kommen lassen, ... (Gast)


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Inverting? Dann hast Du hier ganz klar die R_FB vertauscht.

Der PWM-Modulator übersteuert... weil Du U_FB "runterziehst".
So kann das ganze übrigens nicht wirklich (lange) gut gehen.

Die SS34 sollte etwas warm werden, jedoch prinzipiell gehen.

Soft Start kombiniert mit dickem Elko (vor Hinzuschaltung
(via Mosfet oder Relais) oder aber Aktivierung (Enable)
des Reglers aufzuladen - nicht vergessen...) wirst Du hier
vermutlich alles zwingend machen müssen.

Wieso ich das denke / wenigstens befürchte? Nun - da Du ja
A. ein LNG als Speisung benutzt, das eben
B. ein Linearregler - evtl. mit wohl
C. nur relativ geringer integrierter Ausgangs-Kapazität -
   ist, und auch noch
D. bei "Kurzschluß" (allein schon eines davon reicht: Ein
   dicker, leerer Elko. Oder aber ein etwas kleinerer, auch
   leerer, und dahinter ein Switcher, der auch noch Flyback-
   Betrieb (I_RMS > als bei Boost - "alles muß über diese
   Speicherdrossel") macht.) maximal 3A abgibt (I_konst.),
   außer eins mit Foldback - das halt noch weniger (!).

Von einem Switcher, der zum Leidwesen auch noch die Spule mit
DC bestromt, mal ganz zu schweigen... aber wenigstens das ist
ja durch ein "gegeneinander(-)tauschen" der beiden R_FB vorbei.

Eberhard H. schrieb:
> Die Schaltung ist weiterhin ein Buck-Regler

Das behauptest Du aber hoffentlich nur in diesem Kontext.

(Besser: "Man kann jeden Buck zu einem Inverswandler umbauen -
einfach indem man OUT(+) mit IN(GND) verbindet. Und natürlich
(um mal genau so schnippisch wie manch anderer daherzufaseln)
bedeutet das: Weitere topologische Umbauten sind hier unnötig.

Allerdings liegt genau dadurch am Eingang eine höhere maximale
-vom T(IC) zu sperrende- Spannung an: U_ein minus (-U_aus) bzw.
vereinfacht dargestellt U_ein plus U_aus ...)

Wie gesagt ist das dann grundsätzlich ein Sperrwandler ohne die
ansonsten angewandte galv. Trennung / den weithin bekannten sog.
Speichertrafo. Und deshalb einem Gesamt-Übersetzungsverhältnis,
das von 1:1 (bzw. ohne Trennung eben 1:(-1)) beim Tastgrad 50%
abweicht (weil halt mit der Trafo-Übersetzung multipliziert).

Der galv. getrennte Sperrwandler kann natürlich -grad deswegen
ganz frei entscheidbar- genausogut positive Spannung erzeugen.

Das ist grunds. nur Frage der Positionierung der Diode/von GND.
Ist optisch verifizierbar bei jedem simplen Flyback-Schaltplan.


P.S.:
Diese höhere Sperrspannung muß übrigens auch nur das IC tragen.

Weil dort wegen der oben ja genannten geänderten Verschaltung
(dieser "Verbindung") die beschriebene höhere Spannung anliegen
wird. Allerdings (... zum. zum. [*] ;) erst nach_dem_Hochlaufen
der U_aus bzw. U_C(aus) zutreffend - anfänglich ist dort die
Spannung ([*]: zumindest zumeist ;-) ... null Volt.

Die Spannung besteht nämlich just aus U_C(ein) "plus" U_C(aus).

Wie sollte auch die Spannung an einem Kondensator blitzschnelle
Sprünge machen können oder so etwas? (Genausowenig wie der Strom
in einer Spule halt.)

Daraus folgt natürlich auch: Es müssen weder C_ein noch C_aus
höhere Spannungsfestigkeit haben, als im Buck-Betrieb.


P.P.S./Kurzform für Wenig-Leser:
Bitte also zuerst mal FB-Rs vertauschen. Dann den Start dieser
Saturn IV auf dieser nur für IIIer gebauten Rampe ausknobeln.
Alle Zuschauer auf ausreichen Abstand, Wassergrube auffüllen,
Sicht- und Gehörschutz anlegen, Countdown beginnen, und... ;-)

von ..., Kupplung langsam kommen lassen, ... (Gast)


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..., Kupplung langsam kommen lassen, ... schrieb:
> Und deshalb einem Gesamt-Übersetzungsverhältnis,
> das von 1:1 (bzw. ohne Trennung eben 1:(-1)) beim Tastgrad 50%
> abweicht (weil halt mit der Trafo-Übersetzung multipliziert).

Sorry:
Damit ist nicht dieser Wandler gemeint - daher ergänzend:

"Der galvanisch getrennte Sperrwandler hat eben deshalb ..."
Ab deshalb wie gehabt weiter.

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