Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik LM2574N5 erwärmt sich


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von David B. (mystisch)


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Hallo zusammen,

Da ich mit Schaltregler noch wenig Berührungspunkte hatte, hab ich mal 
angefangen  mich damit befassen und nutze einen LM2574N5 als 
Spannungsversorgung für ein ESP8266.
Schaltung nach Datenblatt aufgebaut und funktioniert soweit.

Sobald eine Last anliegt, in meinem Fall 150mA, erwärmt sich der 
Schaltregler auf knapp 40 grad.

Ist das normal? Wenn nein, was kann das Problem sein?

Danke für die Hilfe

David

: Verschoben durch Moderator
von H. H. (Gast)


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David B. schrieb:
> Ist das normal?

Nein.


> Wenn nein, was kann das Problem sein?

Drossel ungeeignet.

von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> Danke für die Hilfe

Der Fehler sitzt vor deinem Bildschirm und Tastatur.

Mit 99 prozentiger Sicherheit hast du die Schaltung falsch
aufgebaut. Zeige deinen Aufbau und die Schaltung, dann
sehen wir weiter.

von Georg (Gast)


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David B. schrieb:
> Ist das normal?

Ein Schaltregler hat einen hohen Wirkungsgrad, aber keine 100%. Also ja. 
so um 100 mW verbrät er wohl.

Du könntest den Wirkungsgrad bestimmen, indem du Eingangs- und 
Ausgangstrom misst.

Georg

von David B. (mystisch)


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H. H. schrieb:
> David B. schrieb:
>
>> Ist das normal?
>
> Nein.
>> Wenn nein, was kann das Problem sein?
>
> Drossel ungeeignet.

Ja, Drossel ist aus einem Chinaset mit verschiedenen Werten.
Was ist da der Hintergrund der Erwärmung des Schaltregler bei einer 
falschen Drossel?
Worauf ist bei den Drosseln mit Schaltregler zu achten?
Wie kann überprüft werden, ob eine Drossel geeignet ist?

David

von David B. (mystisch)


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Georg schrieb:
> David B. schrieb:
>
>> Ist das normal?
>
> Ein Schaltregler hat einen hohen Wirkungsgrad, aber keine 100%. Also ja.
> so um 100 mW verbrät er wohl.
> Du könntest den Wirkungsgrad bestimmen, indem du Eingangs- und
> Ausgangstrom misst.
> Georg

Der ist mit 66% miserabel… bei Ausgang 50mA hab ich 76mA Eingangsstrom.

von W.S. (Gast)


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David B. schrieb:
> Was ist da der Hintergrund der Erwärmung des Schaltregler bei einer
> falschen Drossel?
> Worauf ist bei den Drosseln mit Schaltregler zu achten?
> Wie kann überprüft werden, ob eine Drossel geeignet ist?

Der Hintergrund ist zumeist der zu große Strom durch den 
Schalttransistor oder die Schaltflanke beim Abschalten und immer noch zu 
großem Strom durch die Drossel.

Zu beachten ist, daß die Drossel beim Maximalstrom durch selbige nicht 
in die Sättigung kommt. Ebenso ist darauf zu achten, daß die Drossel in 
ihrer Induktivität nicht zu groß oder zu klein ist. Ist sie zu klein, 
dann geht der Aufladevorgang bis zum Abschaltstrom zu schnell, ist sie 
zu groß, dann bleibt ein wesentlicher Teil der Aufladung in der Drossel, 
so daß der Schalttransistor bei noch mehr oder weniger voller Drossel 
abschalten muß. Das geht dem armen Kerlchen auf die Gesundheit, weil er 
für die Zeit der Flanke bei vollem Strom eine immer weiter ansteigende 
Spannung über sich selbst ertragen muß.

ie kann man das alles überprüfen? Indem der Schaltregler das tut, was 
man von ihm erwartet. Normalerweise sind die meisten heutigen Regler 
recht gutmütig, aber jede Mißhandlung halten sie auf Dauer auch bloß 
nicht aus.

W.S.

von H. H. (Gast)


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David B. schrieb:
>> Du könntest den Wirkungsgrad bestimmen, indem du Eingangs- und
>> Ausgangstrom misst.


> Der ist mit 66% miserabel… bei Ausgang 50mA hab ich 76mA Eingangsstrom.

Wie hoch ist denn die Eingangsspannung?

von David B. (mystisch)


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H. H. schrieb:
> David B. schrieb:
>
>>> Du könntest den Wirkungsgrad bestimmen, indem du Eingangs- und
>>> Ausgangstrom misst.
>
>> Der ist mit 66% miserabel… bei Ausgang 50mA hab ich 76mA Eingangsstrom.
>
> Wie hoch ist denn die Eingangsspannung?

Eingangsspannung ist 9V.

Die Antworten bisher waren schon hilfreich. Für mich ist jetzt nur noch 
nicht klar, wie ich die richtige Drossel finde, bevor ich die Schaltung 
aufbaue.
Ich habe eine radial auf einen ferritkern gewickelte Drossel mit 330uH 
vor mir liegen, dazu keine weiteren Daten.

von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> Für mich ist jetzt nur noch
> nicht klar, wie ich die richtige Drossel finde

Das Datenblatt bringt dazu deutliche Hinweise. Lesen sollte
man selbst (können).

von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> dazu keine weiteren Daten

Nur, was hilft die beste Drossel wenn der Aufbau sonst
auch nichts taugt ....

Bisher wurde nur über die Drossel geredet. Aber an der
Schaltung sind noch mindestens zwei Kondensatoren und
eine nicht ganz unwichtige Diode beteiligt. Und jedes
Bauteil kann Mist zur Funktion beitragen. So wie auch
der Aufbau.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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weiter weg schrieb:
> So wie auch der Aufbau.
Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers. 
Dabei gibt es dazu meistens ein eigenes Kapitel namens "Layout 
Recommendations" im Datenblatt.

von weiter weg (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers.

Das wird wohl auch der Hauptgrund sein weswegen wir bisher
kein Foto eines Aufbaus gesehen haben.

von H. H. (Gast)


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weiter weg schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>> Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers.
>
> Das wird wohl auch der Hauptgrund sein weswegen wir bisher
> kein Foto eines Aufbaus gesehen haben.

Man muss ein Steckbrett befürchten...

von weiter weg (Gast)


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H. H. schrieb:
> Man muss ein Steckbrett befürchten...

An so etwas Schlimmes habe ich noch gar nicht gedacht, aber ja,
auch das muss im Rahmen der Hemdsärmeligkeit des TO befürchtet
werden.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Wichtig wäre es, die Frage zu klären, ob eine Speicherdrossel verbaut 
ist oder nur eine verlustreiche Induktivität. Auch der Typ der Diode ist 
begutachtenswert.

Mfg

von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> wie ich die richtige Drossel finde, bevor ich die Schaltung
> aufbaue.

Ach soooo, der LM2574N5 erwärmt sich aber die Schaltung ist
noch nicht aufgebaut ....

von Nothilfe (Gast)


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David B. schrieb:
> erwärmt sich der Schaltregler auf knapp 40 grad.
> Ist das normal?

Nein, er müsste sich auf gut 40 Grad erwärmen.

von Nothilfe (Gast)


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David B. schrieb:
> Wenn nein, was kann das Problem sein?

Zu geringe Umgebungstemperatur.

von David B. (mystisch)


Angehängte Dateien:

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H. H. schrieb:
> David B. schrieb:
>
>>> Du könntest den Wirkungsgrad bestimmen, indem du Eingangs- und
>>> Ausgangstrom misst.
>
>> Der ist mit 66% miserabel… bei Ausgang 50mA hab ich 76mA Eingangsstrom.
>
> Wie hoch ist denn die Eingangsspannung?

Eingangsspannung ist 9V.

Die Antworten bisher waren schon hilfreich. Für mich ist jetzt nur noch 
nicht klar, wie ich die richtige Drossel finde,

Lothar M. schrieb:
> weiter weg schrieb:
>
>> So wie auch der Aufbau.
>
> Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers.
> Dabei gibt es dazu meistens ein eigenes Kapitel namens "Layout
> Recommendations" im Datenblatt.
Den Empfehlungen bin ich gefolgt.

By the way, bitte nicht vergessen euch über die löttechnik auszulassen!

: Bearbeitet durch User
von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> image.jpg

Ja ich seh' die Drossel .... mit der Lupe klar erkennbar.
Reicht (geschätzt) für mindestens 20mA.

David B. schrieb:
> Für mich ist jetzt nur noch
> nicht klar, wie ich die richtige Drossel finde

weiter weg schrieb:
> Das Datenblatt bringt dazu deutliche Hinweise. Lesen sollte
> man selbst (können).

von David B. (mystisch)


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Christian S. schrieb:
> Wichtig wäre es, die Frage zu klären, ob eine Speicherdrossel
> verbaut ist oder nur eine verlustreiche Induktivität. Auch der Typ der
> Diode ist begutachtenswert.
> Mfg

Das war einer meiner Fragen, wie man eine Drossel bestimmt, wenn man 
keine weiteren Angaben außer der Induktivtät hat..
Diode ist 1N5819

von weiter weg (Gast)


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David B. schrieb:
> Das war einer meiner Fragen, wie man eine Drossel bestimmt, wenn man
> keine weiteren Angaben außer der Induktivtät hat.

Aus dem Datenblatt Seite 20:
------------------------------------------------------------
Select an appropriate inductor from Table 3. Part numbers are
listed for three inductor manufacturers. The inductor chosen
must be rated for operation at the LM2574 switching frequency
(52 kHz) and for a current rating of 1.5 × ILOAD.
------------------------------------------------------------

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Ähm, die Diode sieht ziemlich nach einer 1N400x aus. Welchen Typ hast Du 
denn verwendet?

Bei Drosseln muss man, wie schon von anderen Teilnehmern angedeutet, 
deutlich zwischen Speicher- und Filterdrosseln unterscheiden. Die einen 
sind auf minimale und die anderen auf maximale Verluste hin optimiert.

von weiter weg (Gast)


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Andreas S. schrieb:
> Welchen Typ hast Du denn verwendet?

David B. schrieb:
> Diode ist 1N5819

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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David B. schrieb:
> Christian S. schrieb:
>> Wichtig wäre es, die Frage zu klären, ob eine Speicherdrossel
>> verbaut ist oder nur eine verlustreiche Induktivität. Auch der Typ der
>> Diode ist begutachtenswert.
>> Mfg
>
> Das war einer meiner Fragen, wie man eine Drossel bestimmt, wenn man
> keine weiteren Angaben außer der Induktivtät hat..
> Diode ist 1N5819

Diese besondere Kunst überlasse ich besser den Experten hier. Es gibt 
Kerne mit verteiltem Luftspalt im Material. Die andere Variante wäre 
z.B. ein Schalenkern, bei dem man den Luftspalt durch eine Zwischenlage 
einstellt. Die Diode ist soweit OK.
Gelötet ist das wohl bleifrei? Ist wohl auch eine Frage des Lötkolbens, 
wie das Ergebnis dann ausfällt.


http://www.sprut.de/electronic/switch/parts.html#spule

 Mfg

: Bearbeitet durch User
von David B. (mystisch)


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Christian S. schrieb:
> David B. schrieb:
>
>> Christian S. schrieb:
>>
>>> Wichtig wäre es, die Frage zu klären, ob eine Speicherdrossel
>>> verbaut ist oder nur eine verlustreiche Induktivität. Auch der Typ der
>>> Diode ist begutachtenswert.
>>> Mfg
>>
>> Das war einer meiner Fragen, wie man eine Drossel bestimmt, wenn man
>> keine weiteren Angaben außer der Induktivtät hat..
>> Diode ist 1N5819
>
> Diese besondere Kunst überlasse ich besser den Experten hier. Es gibt
> Kerne mit verteiltem Luftspalt im Material. Die andere Variante wäre
> z.B. ein Schalenkern, bei dem man den Luftspalt durch eine Zwischenlage
> einstellt. Die Diode ist soweit OK.
> Gelötet ist das wohl bleifrei? Ist wohl auch eine Frage des Lötkolbens,
> wie das Ergebnis dann ausfällt.
> http://www.sprut.de/electronic/switch/parts.html#spule
> Mfg
Lach nein ist nicht bleifrei, aber die Augen nicht mehr so gut :-)

Das die Drossel nicht richtig zu sein scheint wurde gleich zu Begin 
festgestellt, dem stimme ich ja auch zu.
Ja man ergibt sich lieber den unsachlichen Kommentaren als sachlich zu 
antworten.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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David B. schrieb:
> nicht bleifrei, aber die Augen nicht mehr so gut :-)

Wenn Du mit den Augen lötest, dann wären wohl neue Augen fällig. Gibts 
die bei Amazon als Ersatz?

mfG

von Gugscht (Gast)


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David B. schrieb:
> Der ist mit 66% miserabel… bei Ausgang 50mA hab ich 76mA Eingangsstrom.

Da wurde aber die Eingangsspannung nicht berücksichtigt, bei 9V sieht 
das noch miserabler aus mit 36% Wirkungsgrad.

von W.S. (Gast)


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Lothar M. schrieb:
> Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers.

Naja, im Prinzip stimmt das ja auch. Aber gerade bei den gutmütigen 
LM2574N5 mit ihrer nicht allzu schnellen 52 kHz Schaltfrequenz ist das 
zumindest aus Sicht der Schaltung doch einigermaßen entspannt. Also 
vermute ich, daß der TO ein oder mehrere sonstige Bauteile herzlich 
verkehrt gewählt hat. Als Kandidaten ersten Ranges kommen mir da Drossel 
und Diode in den Sinn.

W.S.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Es gibt die gute alte (1986) Appnote AN19 von Linear Technology, die 
gilt nicht nur für den LT1070 der im Titel genannt ist:
https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/an19fc.pdf

Schön ist die Aufzählung von Fehlern die man besser nicht machen sollte, 
ab Seite 70, z.B.:
- Irgendeine Drossel aus der Schublade vom Kollegen Fred nehmen
- "60Hz-Dioden" wie 1N4001 einsetzen
- Datenblatt nicht gelesen (dann gibt es keinen Kuchen).

von David B. (mystisch)


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W.S. schrieb:
> Lothar M. schrieb:
>
>> Das Layout ist das am meisten unterschätzte Bauteil eines Schaltreglers.
>
> Naja, im Prinzip stimmt das ja auch. Aber gerade bei den gutmütigen
> LM2574N5 mit ihrer nicht allzu schnellen 52 kHz Schaltfrequenz ist das
> zumindest aus Sicht der Schaltung doch einigermaßen entspannt. Also
> vermute ich, daß der TO ein oder mehrere sonstige Bauteile herzlich
> verkehrt gewählt hat. Als Kandidaten ersten Ranges kommen mir da Drossel
> und Diode in den Sinn.
> W.S.

Soweit waren wir schon, das Diode ok und Drossel nicht okay ist.
Eine der Fragen war, wenn ich eine Drossel in Händen halte, wie kann ich 
bestimmen, ob diese dafür nutzbar ist.
Die Aussage aufbauen und schauen ob’s läuft ist ja wenig hilfreich, weil 
wir dann wieder im ersten thread landen und in einen deadlock laufen. 
Läuft wie gewünscht, aber Schaltregler erwärmt sich.

von H. H. (Gast)


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David B. schrieb:
> Eine der Fragen war, wenn ich eine Drossel in Händen halte, wie kann ich
> bestimmen, ob diese dafür nutzbar ist.

Mit geeigneter Messtechnik, aber die hast du sicher nicht. Deshalb kauft 
man die Drossel passend zur Aufgabe, mit Datenblatt.

von W.S. (Gast)


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David B. schrieb:
> Eine der Fragen war, wenn ich eine Drossel in Händen halte, wie kann ich
> bestimmen, ob diese dafür nutzbar ist.

Ja, was erwartest du eigentlich? Daß da kleingedruckt draufsteht "für 
deine Anwendung geeignet" oder eben nicht? Oder daß ich dir hier sage 
"sie soll 12 mm dick und 8 mm hoch sein" oder ein paar andere Maße?

Nein, so wird das nix.

Durch Draufgucken kannst du allenfalls den nominellen Wert (also wieviel 
Mikrohenry oder so) der Drossel ermitteln. Bei manchen steht das 
draufgeschrieben, bei anderen gibt es lediglich ein paar bunte Punkte 
und man muß im zugehörigen Datenblatt nachschauen und bei noch anderen 
findet man garnix zu lesen drauf.

Ein Stück weiter kommt man durch Nachdenken.
Da wäre also zunächst 52 kHz als nominelle Schaltfrequenz der Wandler. 
Das ist schon mal eine Randbedingung. Als nächstes müßtest du dir die 
Eingangsspannung und die Ausgangsspannung notieren. Dann erinnere dich 
mal an die grundlegende Formel bei Induktivitäten, die da lautet di/dt= 
U/L  So, da haben wir also so etwa 1/52kHz, macht etwa 20 µs als 
Zykluszeit. Ein Stück davon (und nicht etwa exakt die Hälfte!) brauchst 
du, um die Drossel mit Strom vollzupumpen, der Rest ist dann dafür, daß 
sich die Drossel wieder entladen kann und damit über die Diode den 
Ausgangskondensator lädt. Daraus ergibt sich letztlich der nominelle 
Induktivitäts-Wert der Drossel. Da suchst du dir dann den nächstbesten 
E3-Wert aus und hast damit so etwa den Sollwert für die Drossel.

Die nächste Kenngröße, die du benötigst, ist der Maximalstrom, den die 
Drossel verträgt, ohne dabei in die Sättigung zu kommen. Diesen Wert 
kannst du nicht errechnen, sondern mußt ihn in den Unterlagen des 
Herstellers lesen. Bedenke dabei die jeweiligen Kurvenformen der zu 
erwartenden Ströme (aus dem Schalttransistor in die Drossel und aus der 
Drossel in den Ladekondensator). Dieser Maximalstrom ist (Pi mal 
Fensterkreuz) so etwa das Doppelte des Stromes, den du maximal aus dem 
Wandler zu entnehmen gedenkst. Und der Schalttransistor sollte diesen 
Strom aushalten können.

So, jetzt hast du zwar keine Information darüber, wie du aus dem 
schieren Anschauen so einer Drossel erkennen kannst, ob sie nun geeignet 
ist oder nicht, aber du hast erstmal eine Art Vorgehensweise gezeigt 
bekommen, wie du zu Orientierungswerten kommen kannst.

W.S.

von David B. (mystisch)


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H. H. schrieb:

> Mit geeigneter Messtechnik, aber die hast du sicher nicht. Deshalb kauft
> man die Drossel passend zur Aufgabe, mit Datenblatt.

Ja, das ist sehr nachhaltig … wegschmeißen und neu kaufen …

von H. H. (Gast)


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David B. schrieb:
> H. H. schrieb:
>
>> Mit geeigneter Messtechnik, aber die hast du sicher nicht. Deshalb kauft
>> man die Drossel passend zur Aufgabe, mit Datenblatt.
>
> Ja, das ist sehr nachhaltig … wegschmeißen und neu kaufen …

Blind kaufen ist sicher nicht nachhaltig.

von Soul E. (Gast)


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