Buck Converter komisches Verhalten

Sägezahn, nicht Rechteck

H. H. schrieb:
> maxes09 schrieb:
>> Hat jemand eine Idee was ich da falsch gemacht habe?
>
> Du hast uns Regler und Aufbau verschwiegen.

Ich hab es gemerkt und wollte noch meinen Beitrag noch flott bearbeiten. 
Da warst du leider schneller.

Es handelt sich um den LM2738YMY.

Hier das Layout

Vias und Masse-Layer hatte ich bewusst ausgeblendet.
Dachte das wird sonst zu unübersichtlich.

Die Stromaufnahme ist direkt nach anlegen der Spannung ca. 200mA.
Maximale Stromaufnahme der Schaltung ca. 450mA.

L10 ist eine SDE0604A-120M.

maxes09 schrieb:
> Hat jemand eine Idee was ich da falsch gemacht habe?

Nicht im richtigen Unterforum platziert!

Andreas M. schrieb:
> maxes09 schrieb:
>
>> Hat jemand eine Idee was ich da falsch gemacht habe?
>
> Nicht im richtigen Unterforum platziert!

Wo hätte es denn besser hingepasst?



Wenn die Schaltung warm ist, funktioniert sie wie erwartet.

Ich habe nun den Buck IC ausgetauscht.
Gleiches Fehlerbild.

Solange das alles noch warm ist, funktioniert es jedoch tadellos.

Achim S. schrieb:
> Kannst du mal ein höher aufgelöstes Bild des Sägezahns machen? So dass
> man Anstiegs- und Abfallzeiten der Ausgangsspannung halbwegs sauber
> erkennen kann. Ergibt sich der steile Anstieg immer nur durch einen
> Schaltvorgang des Buck oder schaltet er dabei mehrfach?

Ist angehangen.

Achim S. schrieb:
> Wenn du noch weitere Teile austauschen kannst: meine nächsten Kandidaten
> wären zuerst C6 und wenn das nichts hilft L10. Und ggf. mal ein
> Nachlöten und Nachmessen des Spannungsteilers R10/R11.

Den C6 hatte ich auch schon im Verdacht. Hatte ihn ausgetauscht und auch 
einen Start ohne versucht.
Gleicher Fehler.

L10 hatte ich nachgelötet. Kann den aber auch austauschen.

Achim S. schrieb:
> Du meinst, wenn sie eine Weile warm gelaufen ist? Oder startet sie auch
> gleich korrekt, wenn du sie vorab mit dem Föhn aufheizt? Im zweiten Fall
> würde ich erst recht auf C6 tippen und generell nochmal alle Lötstellen
> nachsehen.

Es reicht die Schaltung mit dem Fön warm zu machen.
Um so wärmer, um so kürzer die "Sägezahn-Zeit".
Nachgelötet hatte ich alles.

Achim S. schrieb:
> Passt das denn zur Last? Sollte die bei ca. 3,3V 200mA ziehen?

Das passt erstaunlich gut mit meinem zusammengerechneten überein.

Versuch doch mal die Teile punktuell abzukühlen wenn die Schaltung nach 
der Aufwärmphase korrekt läuft. Vielleicht kommt der Fehler dann bei 
einem der Bauteile zurück.

Ben B. schrieb:
> Versuch doch mal die Teile punktuell abzukühlen wenn die Schaltung nach
> der Aufwärmphase korrekt läuft. Vielleicht kommt der Fehler dann bei
> einem der Bauteile zurück.

Das kann ich mal probieren. Dann muss ich gleich in den Baumarkt düsen 
Druckluftspray oder Kühlspray holen.

Also bei einer Periodendauer von ca. 1,5 ms komme ich auf ca. 0,666 kHz. 
Das ist mächtig daneben.

Achim S. schrieb:
> Wenn du noch weitere Teile austauschen kannst: meine nächsten Kandidaten
> wären zuerst C6 und wenn das nichts hilft L10.

L10 habe ich nun ebenfalls getauscht. Sowie die Schaltung abkühlt, 
gleiches Problem.

Um 13 Uhr kann ich Druckluftdosen im Baumarkt abholen. Dann kühle ich 
Bauteile einzeln runter.

Achim S. schrieb:
> Max O. schrieb:
>> Ist angehangen.
>
> Nein, ist es leider nicht. Das ist keine höher aufgelöste Messung, du
> hast nur in die "langsame" Messung reingezoomt. Dadurch scheint die
> Kurve optisch besser aufgelöst, ist es aber nicht. Du hast z.B. immer
> noch nur eine Abtastrate von 25kS/s, also einen Messpunkt alle 4 µs. Für
> einen Schaltregler, dessen Pulse sehr viel kürzer als 2 µs sein können,
> ist das zu langsam. Du musst die Messung gleich mit höherer Auflösung
> durchführen, nicht im Nachhinein in einer langsame Messung hineinzoomen.

Ah okay. Das mache ich gleich. Jetzt hab ich es verstanden.

Achim S. schrieb:
> Und wenn ich schon beim Wünschen bin :-) es wäre auch nicht schlecht,
> den Schaltknoten (das andere Ende von L10) als zweiten Kanal in der
> gleichen Messung mit dabei zu haben.

Kein Problem.

Achim S. schrieb:
> Max O. schrieb:
>> Um 13 Uhr kann ich Druckluftdosen im Baumarkt abholen. Dann kühle ich
>> Bauteile einzeln runter.

Wenn die Spannung stabil ist, tut sich beim runterkühlen gar nichts. Um 
so kälter die Schaltung, um so länger die Sägezahn-Phase beim Start.
Ich habe Bauteile einzeln abgeklebt, abgekühlt und erhitzt. So konnte 
ich als temperaturempfindliches Bauteil den IC ausmachen.

Erhitzt ist dabei relativ - 40° Grad sind vollkommen ausreichend.

Achim S. schrieb:
> Ach, und noch ein letzter Punkt: bist du sicher, dass beim IC das
> GND-Pad unten anglötet ist? Wenn das nur sporadisch Kontakt macht,
> könnte es vielleicht auch zu so "sprunghafter" Verhaltensänderung
> führen. Hilft es, das IC "runterzudrücken"?

Hab ihn noch mal mit dem Heißluftkolben erhitzt und angedrückt. Keine 
Verbesserung.



Ich habe den Buck Regler inkl. ESP32 als Last nochmal auf einer zweiten 
Platine bestückt.
Da habe ich das Problem nicht.
Kann es sein, dass meine 22x 100nF (Entkopplungskondensatoren) 7x 10uF 
und 1x 47uF zu viel sind und der Einschaltstrom zu hoch ist?

Über das habe ich auch gerade nachgedacht. Der IC schafft evtl. gerade 
so den ersten Anlauf nicht bevor er kurz abschaltet. Wobei 660Hz oder 
was Du da gemessen sind eine verdammt hohe Frequenz sind.

Kannst Du den Anlaufstrom Deiner Schaltung nach dem Wandler reduzieren? 
Wenn nicht, verkleinere doch mal die Kapazität am Ausgang des Wandlers.

Hier noch die 3 Bilder.

Sieht so aus als würde der Duty-Cycle von max. 95% auch voll genutzt.
Der scheint wirklich Probleme mit dem Anlaufen zu haben.

Aber müsste dann nicht die Spannungskurve langsam ansteigen?

Hier der Spannungsverlauf von einem vorgewärmten Start.

Die Kurve steigt rasch an und wird nach kurzer "Sägezahn-Phase" sehr 
gleichmäßig. Wenn der IC nicht vorgewärmt wird, bleibt er lange in der 
"Sägezahn-Phase".

Keine Ahnung, ich hab das Ding nicht entworfen.

Was mich auch wundert, wenn die Messung korrekt ist erzeugt das Ding in 
dieser Phase Überschwinger bis zu 4V. Das ist ziemlich übel.

Vielleicht mal in die andere Richtung probieren, etwas mehr Kapazität, 
Spule mit mehr Induktivität... ziemliches Rätsel.

Nachtrag: Der vorgewärmte Start ist genau so beschissen, er fängt sich 
nur früher.

Ben B. schrieb:
> Was mich auch wundert, wenn die Messung korrekt ist erzeugt das Ding in
> dieser Phase Überschwinger bis zu 4V. Das ist ziemlich übel.

Allerdings. Das ist etwas viel.

Ben B. schrieb:
> Vielleicht mal in die andere Richtung probieren, etwas mehr Kapazität,
> Spule mit mehr Induktivität... ziemliches Rätsel.

Kapazität kann ich probieren. Habe nun auf dem anderen Board alle 100nf 
Kondensatoren bestückt. Dann habe ich noch 4x 100uF Alu Kondensatoren 
angelötet. Gleiches Bild. Da Funktioniert es.


Der Start auf dem Test-Board sieht immer so aus wie der Warm-Start auf 
dem Problem-Board.

Er fängt sich nach ca. 100ms.

TotoMitHarry schrieb:
> Ich würde einfach mal als Test die Boost und Output Kondensatoren ohne
> Leiterbahnen irgendwie direkt an die Pins Fummeln.

Auf dem Test-Board geht es ja. Vermutest du etwas an den Leiterbahnen?

Ich hab die Lösung.

Die Schaltung war wie in (Old).
Laut Datenblatt geht das wenn:
The output voltage must be between 2.5 V and 5.5 V so that proper gate 
voltage is applied to the internal switch.
Meiner Meinung nach, war das der Fall. Trotz Spannungsabfall an der 
Diode.

Jetzt habe ich die Diode wie in (new) auf das Board gelötet.

Das Ergebnis ist oben zu sehen.


Den Schaltplan für den Buck Converter hatte ich aus einem anderen 
Projekt genommen, das mit 12V Vin gut und zuverlässig funktioniert.

Vielen Dank an alle für eure Hilfe :)

Hm, den Umbau hatte ich im Kopf, aber nicht vorgeschlagen weil nach 
Datenblatt alles stimmt. Wieder mal ein gefälscher IC? Wenn die nicht 
mit dem klarkommen, was im Datenblatt steht? Merkwürdig.

Danke auf jeden Fall für die Aufklärung!

Ben B. schrieb:
> Hm, den Umbau hatte ich im Kopf, aber nicht vorgeschlagen weil
> nach
> Datenblatt alles stimmt. Wieder mal ein gefälscher IC? Wenn die nicht
> mit dem klarkommen, was im Datenblatt steht? Merkwürdig.
>
> Danke auf jeden Fall für die Aufklärung!

Das denke ich nicht. Ist von DigiKey.

Okay, dann einfach nur ein Scheiß-IC. Kommt auf meine schwarze Liste, 
ist beim HIP4081 in guter Gesellschaft. Der macht auch nicht das was im 
Datenblatt steht.

Ben B. schrieb:
> Kommt auf meine schwarze Liste,
> ist beim HIP4081 in guter Gesellschaft.

Willkommen im Club!

Ggf. ist die Durchlassspannung der Diode höher.
Vielleicht habe ich den falschen Strom angenommen und dadurch mit der 
falschen Durchlassspannung gerechnet.
Vielleicht gab es da irgendwo Übergangswiderstände.

Irgendwie sowas wird es sein... oder alles zusammen.

Du liegst aber ein ganzes Stück oberhalb der im Datenblatt verlangten 
2,5Vout. Wenns jetzt irgend ein Grenzfall gewesen wäre so mit exakt 
2,5Vout oder 2,8V ... okay. Aber 3,4V sollte weit genug drüber liegen, 
damit man sich auf das verlassen kann, was im Datenblatt drinsteht.

Aber da ist ja noch eine Diode zwischen.
Spannungsabfall bei 100mA 0.8V.
Dann sind es nur noch 2,6.

Das ist schon arg knapp.

Das Ding saugt doch keine 100mA über die Bootstrap-Schaltung. Und im 
Datenblatt steht 2,5Vout. Sprich das Ding müsste 0,8V Verlust angenommen 
auch mit 1,7V am Bootstrap-Pin klarkommen.

Ob bei dem Wert die Durchlassspannung berücksichtigt ist? Mit den 
unzähligen Varianten auf dem Markt, ist die ja quasi maximal Variabel.

Ich habe den Buck Regler in der Old-Variante erfolgreich im Einsatz.
Da ist Vin 12V-14V und Vout 5V.
Das läuft tadellos.