Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mal ganz allgemein zur Spule vom Schaltregler.


von Thomas (kosmos)


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Nachdem ich eigentlich Schaltreglern immer aus dem Weg gegangen bin, 
habe ich heute mal eine kleine Schaltung mit einem LM2575-Adj aufgebaut. 
Als Diode hatte ich was passendes da, als Spule einen etwas größeren Typ 
mit 680µH anstatt der 150µH die im Datenblatt stehen. Gut dacht ich mir 
durch den höheren induktiven Widerstand wird der Strom eben langsamer 
steigen was ja die Störungen geringer ausfallen läst. Nun gut das Ding 
läuft absolut unauffällig nicht mal am Oszi, mit kleinster 
Zeiteinteilung, ist irgendetwas zu sehen. Habe es mal mit einer LED 
Schaltung belastet 12V/50mA als auch mit einer MR16 Halogenlampe 
allerdings mit geringer Ausgangsspannung um den Strom gering zu 
halten(0,7A).

Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen, was 
kann hier der Nachteil sein evtl. Effizienzverlust?

: Verschoben durch Moderator
von Florian L. (muut) Benutzerseite


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Größere Induktivität ist größer und teurer bei gleichem Ausgangsstrom. 
Und die Ausregelung von Lastsprüngen ist schlechter.

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen

Nein.

Beim step down Buck Regler bewirkt eine höhere Induktivität einen 
geringeren Stromripple, aber auch langsamere Reaktion auf 
Lastschwankungen.

Bei einem step up Boost Regler wird ggf. der berechnete Strom gar nicht 
erreicht, der Übergang von diskontinuierlich zu kontinuierlich 
verschoben und die Lastausregelreaktion verlangsamt.

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Thomas,

Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen, was
> kann hier der Nachteil sein evtl. Effizienzverlust?

Vorab - ich bin nicht kompetent!

Zum LM2575 gibt es ein wunderschönes Datenblatt von National 
Semiconductor mit Anweisungen für Doofe (also für mich!).

Da wird im Detail die Bauteildimensionierung, auch die der Spule 
erklärt.

Du müsstest Deine maximale und minimale Eingangsspannung in die Formel 
zur Berechnung der Spulen-Volt*µs-Konstante E*T ( V*µs) einsetzen und 
kannst dann im Diagramm 7 im Schnittpunkt der Konstante mit dem 
maximalen Strom die erforderlichen Spuleninduktivität ablesen, bzw. auch 
sehen, ob der Schaltregler dann noch kontinuierlich arbeitet.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern[,] lieber eine größere Spule zu nehmen [...]?

Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem 
deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer 
man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann, wie die Bauteile 
(nicht nur die Powerinduktivität) dimensioniert werden könnten und oft 
auch sollten oder gar müssen, damit das funktionieren kann.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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also vielen Dank ich werde mich da mal genauer einlesen. An die 
Eingangsspannung habe ich garnicht gedacht diese entscheidet ja mitunter 
wie schnell die Spule gesättigt wird. Die Lastsprünge werden aber auch 
durch den Ausgangselko gedämpft.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Groessere Induktivitaet hat den Vorteil, dass die Grenze vom Übergang 
aus dem lückenden in den nichtlückenden Betrieb bei niedrigerer Teillast 
stattfindet.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> also vielen Dank ich werde mich da mal genauer einlesen.

Wird man nach und nach langsam verstehen lernen, wenn man sich mit 
vielen solchen Schaltungen und Diagrammen befasst, die Datenblätter dazu 
sorgfältig studiert und zusätzlich noch ordentlich Praxis mit den 
Reglern macht, dauert aber ein paar Jahre, insofern hat man einen langen 
Weg vor sich. Ein solides Grundwissen in ET ist natürlich Voraussetzung 
hierfür und das Motto „ohne Fleiß kein Preis!” hat selbstverständlich 
auch hier seine Gültigkeit. Eine eigene, gute Low-Impedanz-Platine für 
so einen Schaltregler zu entwerfen und vor allem verstehen, was da 
strommäßig vor sich geht, ist ein ganz anderes Thema – das schafft hier 
kaum einer, was man ja auch sowohl anhand der Threaderöffnungen (Hilfe, 
mein Regler tut piepen, schwingen, kaputtgehen etc) als auch Antworten 
für den jeweiligen Unglücksraben ganz gut sehen kann.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Gregor J. schrieb:

>> Kann man das so verallgemeinern[,] lieber eine größere Spule zu nehmen [...]?
>
> Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem
> deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer
> man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann,

Beim PR4001-LED-Treiber-IC ergibt eine grössere Induktivität z.B. einen 
geringeren Ausgangsstrom.

von Monk (Gast)


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Gregor J. schrieb:
> das schafft hier kaum einer

Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier 
nicht hilfesuchend.

(Stichwort: Filterblase)

von Thomas B. (thomas2)


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Dieter D. schrieb:
> Groessere Induktivitaet hat den Vorteil, dass die Grenze vom Übergang
> aus dem lückenden in den nichtlückenden Betrieb bei niedrigerer Teillast
> stattfindet.

Darin liegt irgendwie mein Hauptproblem der Auslegung beim Buck-Regler. 
Die benötigte Induktivität hängt ja vom Ausgangstrom ab: je kleiner der 
Strom, desto größer die benötigte Induktivität.

Der Ausgangsstrom ist aber meist nicht konstant, sondern im Extremfall 
0..Imax. Wählt man jetzt die Induktivität für Imax, ist sie bei Teillast 
viel zu klein. Wählt man die Induktivität für sehr kleine Ströme, 
bräuchte man riesige Spulen, da diese zum einen eine hohe Induktivität 
haben müssen, aber trotzdem bzgl. Sättigung und Drahtquerschnitt für 
Imax geeignet sein müssen. Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man 
einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Monk schrieb:
> Gregor J. schrieb:
>> das schafft hier kaum einer
> Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier
> nicht hilfesuchend.

Es war explizit die Rede von Leuten, die HIER agieren, insofern ist Dein 
relativ primitiv geschriebenes „Bedenken” leider völlig daneben geraten, 
aber vielleicht klappt es beim nächsten mal – irgendwo, irgendwann.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Thomas B. schrieb:
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man
> einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

Aus dem Grunde ist es notwendig zu wissen, was für ein Verbraucher am 
Schaltwandler dran hängt um dessen Verbrauchtscharakteristik 
berücksichtigen zu können.

von Monk (Gast)


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Thomas B. schrieb:
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man einen Kompromiss eingehen
> müssen. Aber wie genau?

Dafür gibt es bei vielen Spannungswandlern den lückenden Betrieb.

Meine Stereoanlange hat für den Standby Betrieb ein separates Netzteil.

Früher hatten manche Geräte einen Akku für den Standby, so dass das 
Netzteil ganz aus geschaltet werden konnte.

von Darius (dariusd)


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Hallo

Thomas B. schrieb:
> Der Ausgangsstrom ist aber meist nicht konstant, sondern im Extremfall
> 0..Imax.
...
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man
> einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

Eine sehr gute Frage (ohne Ironie) die wahrscheinlich hier nicht 
vernünftig Beantwortet werden wird.

Auch wenn ich eben wegen der Frage die ich mich auch schon gestellt habe 
und deine Beobachtungen im Eingangstread schon selbst gemacht habe ("Da 
kann man in der Praxis doch alles nehmen was irgendwie auch nur ganz 
grob im Bereich Passt"?!) nehme ich, leider, an das Gregor J. recht hat:

Gregor J. schrieb:
> Wird man nach und nach langsam verstehen lernen, wenn man sich mit
> vielen solchen Schaltungen und Diagrammen befasst, die Datenblätter dazu
> sorgfältig studiert und zusätzlich noch ordentlich Praxis...

Tja Greor ist nur der wissende Überbringer der schlechten Nachricht.
Die "Schuldigen" sind die welche es nicht schaffen das ganz auf wenigen 
Seiten umfassen dabei aber verständlich zu erklären...
Wahrscheinlich ist das aber auch gar nicht möglich.
was für ein Schei... ;-)

Weil wie wahrscheinlich auch für dich ist das keine mich befriedigende 
Lösung:

Gregor J. schrieb:
> Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem
> deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer
> man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann, wie die Bauteile
> (nicht nur die Powerinduktivität) dimensioniert werden könnten und oft
> auch sollten oder gar müssen, damit das funktionieren kann.

Es funktioniert zwar dann, aber warum im Detail genau, warum für die 
beste Performance so und nicht anders, warum gerade wird genau die 
Induktivität vom Typ "XYZ" des Herseller "Spulencoil" empfohlen?
(Weil die vom Hersteller als Powerinduktivität entwickelt wurde ist auch 
so eine Nichtantwort)...

: Bearbeitet durch User
von Rolf (rolf22)


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Gregor J. schrieb:
>> Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier
>> nicht hilfesuchend.
>
> Es war explizit die Rede von Leuten, die HIER agieren, insofern ist Dein
> relativ primitiv geschriebenes „Bedenken” leider völlig daneben geraten,
> aber vielleicht klappt es beim nächsten mal – irgendwo, irgendwann.

Da du mehrere Threads erwähnt hast, kann sich das "hier" nur auf das 
ganze Forum beziehen.
Und schon stimmt die Aussage, die du oben kritisiert hast, denn es gibt 
sicherlich Leute, die beim hier diskutierten Thema kompetent sind, im 
Forum agieren und noch nie nach Hilfe zu diesem Thema gefragt haben.

Logikfehler oder selektive Wahrnehmung? In der Statistik nennt man 
solches Schließen jedenfalls "grob falsch".

von Mark S. (voltwide)


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Im Falle von Abwärtswandlern ist zu unterscheiden zwischen dem einfachen 
Buck-Converter mit Freilaufdiode einerseits und dem Synchron-Buck mit 
Lo-Side switch andererseits.
Der erste geht unterhalb einer Minimallast grundsätzlich in den 
lückenden Betrieb, was zwar den besseren Wirkungsgrad bei kleiner Last 
ermöglicht, aber auch hörbare Pfeiftöne erzeugen kann.
Der Synchron-Buck arbeitet hingegen über den gesamten Lastbereich mit 
nahezu konstantem Tastverhältnis, allerdings zu Lasten des 
Wirkungsgrades  bei kleiner Last / Leerlauf.
take your poison!

: Bearbeitet durch User
von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Rolf schrieb:
> (...) denn es gibt sicherlich Leute, die beim hier diskutierten Thema
> kompetent sind, im Forum agieren und noch nie nach Hilfe zu diesem Thema
> gefragt haben.

Du hast was vergessen, also am besten nochmal genau durchlesen, was ich 
geschrieben habe.

von Veit D. (devil-elec)


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Thomas schrieb:

Hallo,

ich habe mir den Eingangstext mehrmals durchgelesen und verstehe nicht 
was nun Fakt ist.

Du hast eine Spule mit 680µH statt 150µH verwendet ohne weitere Angaben.

> Nun gut das Ding
> läuft absolut unauffällig nicht mal am Oszi, mit kleinster
> Zeiteinteilung, ist irgendetwas zu sehen.

Dieser Satz sagt mir das deine Schaltung nicht funktioniert.

Aber dann fragst du ob eine größere Spule mehr Sinn macht obwohl deine 
Schaltung jetzt schon nicht funktioniert. Dafür fehlt mir jede Art der 
Logik.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Veit D. schrieb:
> Dieser Satz sagt mir das deine Schaltung nicht funktioniert.

Könnte daran liegen, dass die meisten, die hier schreiben, unter anderem 
nicht von der Interpunktion Gebrauch machen oder das gar nicht richtig 
können – dann kommt nämlich genau so ein zweideutiger Text oder gar eine 
Ambiguität dabei heraus.

Beispiel, wo ein Komma an einer anderen Stelle einem Satz eine ganz 
andere Bedeutung gibt:

– Ich sage Dir, heute wirst Du mit mir im Paradies sein!
– Ich sage Dir heute, Du wirst mit mir im Paradies sein!

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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meine Schaltung funktionierte auf Anhieb. Ich hätte damit gerechnet das 
man am Ausgang mit dem Oszi schon erkennt das da ein Schaltregler am 
Werk ist aber anscheinend glättet die Spule und der Elko das so gut weg.

Ich hatte noch soetwas in meiner Kiste und ein paar ausgelötete Radiale 
Typen die aber wesentlich kleiner als die Datenblattangaben waren also 
habe ich die Große genommen, eigentlich ein SMD Typ habe aber die Dräht 
abgezwickt und durch die Platine gesteckt.
https://www.reichelt.de/smd-power-induktivitaet-pisr-ferrit-680--l-pisr-680--p73076.html

Anbei mal ein Bild, das ist ne Streifenrasterplatine die Streifen gehen 
von oben nach unten, deswegen sieht man an einer Anschlußklemme auch 
keine Masse da dies mit der unteren zusammenhängt.

Und sorry für das vergessene Komma, ich wollte da keinen aus dem Tritt 
bringen. Ich war da schon im Energiesparmodus.
https://www.watson.ch/imgdb/02c7/Qx,B,0,148,495,209,206,258,82,103/1345466259111306

: Bearbeitet durch User
von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

jetzt habe ich es verstanden. Danke. Soweit so gut. Hast du es schon 
komplett durchgetestet? Leerlauf, Vollast, Regelverhalten bei 
Laständerung. Zu deinen Gunsten hat der Regler nur 52kHz. Zeig einmal 
bitte ein Oszibild.

von Thomas (kosmos)


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Ich habe mal einen Widerstand genommen, die Belastung liegt damit bei 
600mA. Versorgt hab ichs mal mit 12V und die Ausgangsspannung auf ca. 8V 
eingestellt.

Bild 1: Leerlauf, mir ist aber inzwischen, etwas Material an der Spule 
weggebrochen.

Bild 2: Widerstand angeklemmt

Edit: Messung war jetzt nicht sehr akurat mit kurzer Anbindung der 
Messpitze/Masse sondern ein BNC auf Krokokabel.

: Bearbeitet durch User
von Michi S. (mista_s)


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Thomas B. schrieb:
> wird man einen Kompromiss eingehen müssen.
> Aber wie genau?

Wirklich gute Kompromisse sind i.A. kaum verallgemeinerbar oder auf 
simplen Weg auf andere Probleme übertragbar.

von Veit D. (devil-elec)


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Hallo,

mit 2V/DIV und Krokoklemme sollte man nicht anfangen. Das kann man nicht 
sinnvoll bewerten. Fang mit 100mV/DIV und geh runter auf 1mV/DIV soweit 
das möglich ist. Dazu im AC Mode und mit Massefeder. Zeitbasis so das 
man die 52kHz sieht.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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hier wäre jetzt noch der Lastabwurf, da gibt es schon etwas größere 
Überschwinger. Generell werde ich mal die Ausgangskapazität verdoppeln 
(2ter Elko) wodurch auch der ESR halbiert werden sollte und dann evtl. 
den Feedbackzweig noch etwas dämpfen, damit er nicht ganz so stark 
gegensteuert.

Aber so generell ist das ok oder was meint Ihr?

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)



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Thomas schrieb:
> Bild 2: Widerstand angeklemmt

Das scheint Murks zu sein – Du musst auf AC-Betrieb und mit der Skala 
runtergehen. Man sollte ungefähr solche Bilder von der Ausgangsspannung 
wie im Anhang als Beispiel angehängt erhalten. Die sind von einem 
150kHz-Step-Down-Regler (zwei verschiedene Aufbauversionen).

: Bearbeitet durch User
von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)



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Hier noch zwei Beispiele mit der Schaltnode im zweiten Kanal.

: Bearbeitet durch User
von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> hier wäre jetzt noch der Lastabwurf

Lastwechselmessungen muss man unter kontrollierten Bedingungen – z.B. 
mit einem µC+MOSFET und einer entsprechenden Last – machen. Mit einer 
Krokoklemme, Jumper etc. kannst Du das vergessen – Du bekommst keine 
vernünftigen, reproduzierbaren Bilder auf dem Scope.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> meine Schaltung funktionierte auf Anhieb.

Zum Reinschnuppern vielleicht noch brauchbar, aber mit so einem Aufbau 
kann man das mit den ganzen Messungen eigentlich grundsätzlich vergessen 
– die Schaltung muss entsprechend auf Low-Impedanz mit einem 
ordentlichen Entwurf auf einer richtigen Platine gebracht und gemacht 
werden; und dann auch noch die abgebrochene Abschirmung der Spule oder 
des Kerns oder was auch immer da passiert ist – hast Du die Induktivität 
dieser Spule überhaupt nachgemessen? Stimmt vielleicht nicht mehr mit 
dem Nennwert überein.

von Thomas (kosmos)


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also Danke nochmal an alle, wie gesagt das war mein aller erster 
Versuch, einfach mal schnell nen Schaltregler auf eine 
Streifenrasterplatine geklatscht, klar das es bei einem Platinendesign 
besser geht.

Nun gut mit dem BNC-Kabel empfängt das Oszi irgendetwas aus dem Äther,
Bild 1: Netzteil komplett aus, sieht mit einer Last aber genauso aus 
auch wenn ich eine größe Zeitbasis verwende.
Bild 2: ist nochmal ein Lastabwurf hier hat es wahrscheinlich nach dem 
ersten Ausregeln, 2mal kurz nacheinander geprellt.

500mV ist aber doch etwas viel.

Ich bestelle jetzt mal ein paar Spulen und teste das in Kombination mit 
verschiedenen Elkos aus. Der Hersteller selbst verwendet in einem 
Beispiel ein zweites LC Filter vielleicht hinkt aber auch der 
Feedbackteil hinterher da ich das mit 10kOhm recht hochohmig ausgelegt 
habe.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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sorry die Bilder fehlten noch

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> Nun gut mit dem BNC-Kabel empfängt das Oszi irgendetwas aus dem Äther,
> Bild 1: Netzteil komplett aus, sieht mit einer Last aber genauso aus
> auch wenn ich eine größe Zeitbasis verwende.

Es gibt in der Regel Störungen im Hintergrund aus dem 230V-Netz, die 
auch in irgendeiner Form auf dem Schirm erscheinen werden – das 
voneinander zu unterscheiden ist am Anfang gar nicht so einfach, vor 
allem dann, wenn man gar nicht weiß, wie das eigentliche, zu messende 
Signal am Ausgang der Reglers ungefähr aussehen sollte. Hast Du Dir mal 
meine Beiträge durchgelesen und die Bilder überhaupt angeschaut? Man 
muss die Restwelligkeit am Ausgang richtig auf dem Scope sehen können – 
diese Restwelligkeit hat auch eine Frequenz, eben die momentane 
Schaltfrequenz des Reglers, die das Oszilloskop auch messen und anzeigen 
sollte.

=> im Anhang is ein Beispiel aus einem Datenblatt von Texas Instruments

___
> Bild 2: ist nochmal ein Lastabwurf hier hat es wahrscheinlich nach dem
> ersten Ausregeln, 2mal kurz nacheinander geprellt.

Hast Du Dir meinen Beitrag dazu durchgelesen? So wie ich geschrieben 
habe, diese Tests mit Laständerungen muss man unbedingt unter 
kontrollierten Bedingungen machen, sonst bekommt man immer einen 
zufälligen Verlauf auf dem Bildschirm. Die Lastsprünge kombiniert man in 
der Regel auch nicht mit 0A, sondern nimmt z.B. 0,5A-1A-0,5A, weil bei 
Null-Last die Regler sich normalerweise nicht im Normalbetrieb befinden 
und das für Vergleiche dann weniger geeignet ist.

=> im Anhang is ein Beispiel aus einem Datenblatt von Texas Instruments

___
> Der Hersteller selbst verwendet in einem Beispiel ein zweites LC Filter

Ein Postfilter ist erstmal extrem kontraproduktiv, da Du nicht einmal in 
der Lage bist, das normale, nicht gefilterte Signal am Ausgang auf den 
Scopebildschirm zu bringen – das brauchst Du aber, um dann den Vergleich 
mit dem Signal aus dem nachgeschalteten Filter (kleiner LC-Postfilter) 
ziehen zu können, um eben die dadurch entstandene Verbesserung der 
Restwelligkeit beurteilen zu können.

: Bearbeitet durch User
von Monk (Gast)


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Thomas schrieb:
> das war mein aller erster Versuch, einfach mal schnell
> nen Schaltregler auf eine Streifenrasterplatine geklatscht

Die LM25xx arbeiten mit einer relativ niedrigen Taktfrequenz, da ist das 
Layout für die Funktion noch nicht so kritisch, wie bei modernen 
Spannungsregler mit 1 MHz. Meine "hingeklatschten" LM75xx  Schaltungen 
auf Lochraster haben bisher immer auf Anhieb funktioniert.

Für die Abstrahlung von elektromagnetischen Störungen ist das Layout 
allerdings auch bei diesen Chips schon ein relevantes Thema.

Dazu finde ich diesen Artikel von Lothar sehr hilfreich:
http://www.lothar-miller.de/s9y/archives/46-EMV-Optimiertes-Schaltreglerlayout.html

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Noch etwas:

Wenn man dem Bild Deines „Lastabwurfs” – wie Du es selbst nennst – 
überhaupt trauen darf, springt Deine Ausgangsspannung nach oben und 
knickt auch relativ stark ein, zwischendurch folgen viele Oszillationen 
dieser Spannung, was ein Indiz dafür ist, dass an der Dimensionierung 
oder Wahl der Bauteile und/oder am Design der Reglerschaltung etwas 
nicht stimmt, weil man sich durch den „Lochrasteraufbau” z.B. parasitäre 
induktive Pfade generiert und so in die Schaltung unbeabsichtigt 
eingebaut hat oder den ESR-Wert der Elkos überhaupt nicht beachtet hat. 
Ein Sprung der Ausgangsspannung um 500mV bei Laständerung bedeutet 
übrigens auch nichts Gutes bei diesen relativ kleinen Spannungen (man 
muss es natürlich immer in Relation zueinander sehen) – dieser sollte 
eigentlich viel geringer ausfallen. Für manche ICs oder 
Schaltungsentwürfe, die mit so einem Schaltreglerentwurf betrieben 
werden, kann das übrigens schon tödlich enden. Wenn man das nur mit 
einem Multimeter misst, wie es so oft von Adepten und Halbstarken 
gemacht wird, sieht man das alles nicht, da man nur den Mittelwert sieht 
und meint, dass alles gut ist. Genau deswegen sind Betrachtungen und 
Beurteilungen mit einem Oszilloskop so wichtig – man muss allerdings 
auch in der Lage sein, diese Messungen richtig durchzuführen, sonst 
misst man z.B. irgendwelche Phantomverläufe, die aus dem 230V-Netz 
kommen oder durch Induktionen in den Messleitungen verursacht werden 
können, und meint dann, das Richtige zu sehen.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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also danke nochmal für die Infos, Links,....

So wie ich das gesehen habe sind die Spulen auch entscheidend mit 
welcher Eingangsspannung man rein geht, eine zu kleine Spule geht bei 
höhere Eingangsspannung ggf. in die Sättigung wodurch Sie sich stark 
erwärmt und der Regler aufgrund des höheren Stromes zurückregelt.

Das Musterlayout zeigt, dass ich das ganze eigentlich um 90° hätte 
drehen sollen dann hätte ich eine gemeinsame Masseleitung direkt hinter 
dem Regler und könnte alle Kondensatoren, Spulen und die Diode noch 
kürzer anbinden.

@Gregor: Ja ich habe deinen Tip gelesen, wollte das mit diesem Layout 
aber nicht weiter intensivieren. Ich habe jetzt nochmal einige Spulen 
bestellt und werde das dann auch besser aufbauen und diese Messungen mit 
geschalteter Last ordentlich durchführen.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)



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Thomas schrieb:
> @Gregor: Ja ich habe deinen Tip gelesen, wollte das mit diesem Layout
> aber nicht weiter intensivieren. Ich habe jetzt nochmal einige Spulen
> bestellt und werde das dann auch besser aufbauen und diese Messungen mit
> geschalteter Last ordentlich durchführen.

Im Anhang noch vier Aufnahmen von Lastsprüngen eines Schaltnetzteils mit 
150kHz als Arbeitsfrequenz zum Vergleich für später, wenn Du welche 
selbst machen wirst:

1) Laständerung von 185mA auf 185mA+500mA= 685mA und wieder zurück auf 
185mA
2) Laständerung von 185mA auf 185mA+720mA= 905mA und wieder zurück auf 
185mA
3) Laständerung von 0A auf 500mA und wieder zurück auf 0A mit einem 
470µF-Elko am Ausgang
4) Laständerung von 0A auf 500mA und wieder zurück auf 0A mit zwei 
470µF-Elkos am Ausgang

Alles ist auf einer richtigen, von mir entworfenen Leiterplatte 
aufgebaut – lange, große, abklingende Oszillationen oder Schwingungen 
gibt es hier nicht und so sollte das auch nach Möglichkeit (wie im 
Datenblatt dargestellt) aussehen, wenn man weiß, worauf man bei so einem 
Entwurf achten muss. Hier sieht man auch, warum man grundsätzlich keine 
Laständerungstests mit 0A kombiniert und diese auch in den Datenblättern 
nicht so gerne präsentieren will – die meisten Regler befinden sich im 
Sparmodus, was dazu führt, dass sie (a) langsamer auf die Laständerng 
reagieren können und dementsprechend die Ausgangsspannung drastisch 
fallen kann (hier sogar um mehr als 300mV) und (b) diese bei der 
Wegnahme der Last dann auch sehr langsam wieder auf das Soll-Niveau 
fällt. Ein zweiter 470µF-Elko verbessert das Verhalten eines solchen 
0A-Sprungs signifikant, wie man das auf dem 4. Bild sehen kann. Würde 
man einen weiteren, großen Elko nehmen, wäre das Verhalten noch besser. 
Es gibt hier in diesem Entwurf aber noch Keramikkondensatoren am 
Ausgang, die dann auch ihren positiven Beitrag dazu leisten. Die 
Laständerungen werden übrigens kontrolliert mit einem µController 
herbeigeführt (auch alles selbst entworfen und geschrieben, da ich mich 
auf andere grundsätzlich nicht verlasse) – die Pulslänge habe ich hier 
auf 10ms eingestellt, man könnte das alles aber auch mit einem korrekt 
entprellten Taster und einem Monoflop (z.B. 74HC123) erledigen, wenn man 
mit µControllern absolut nichts anfangen kann.

: Bearbeitet durch User
von Monk (Gast)


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Thomas schrieb:
> eine zu kleine Spule geht ... in die Sättigung

Dagegen hilft ein Luftspalt, denn Luft geht niemals in Sättigung (soweit 
ich weiß). Allerdings sinkt die Induktivität schlagartig auf einen viel 
geringeren Wert, sobald der Eisen/Ferrit-Kern nicht mehr wirkt (weil er 
gesättigt ist).

Doch das ist ist immer noch besser, als wenn die Induktivität (ohne 
Luftspalt) auf Null fällt, denn das ergäbe einen Kurzschluss. Wichtig 
ist, dass der Schalt-Transistor schnell genug aus schaltet, bevor die 
Stromstärke zu groß wird. Beim Kurzschluss ist jedenfalls nicht genug 
Zeit.

von Peter D. (peda)


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Solange die Drossel nicht sättigt und die Verluste durch die 
Schaltfrequenz nicht zu hoch werden, kann der Buck problemlos eine 
höhere Induktivität treiben. Dadurch sinken die Stromspitzen und damit 
die Störabstrahlung.

In den Datenblättern sind ja maximaler Strom und Frequenz der Drossel 
angegeben, da sollte man lieber reichlich dimensionieren.
Hochwertigen Drosseln sind mit rechteckigem Draht gewickelt. Dadurch 
vergrößert sich die Oberfläche (Skineffekt) und die Wärmeabgabe zu den 
Nachbarwindungen.

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


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Thomas schrieb:
> eine zu kleine Spule geht bei höhere Eingangsspannung ggf. in die
> Sättigung
Sie geht nicht wegen der Spannung in die Sättigung, sondern weil durch 
die hohe Spannung der Stromanstieg steiler ist und der Sättigungsstrom 
früher erreicht wird. Bei konstanter Einschaltzeit wird das dann 
kritisch.

Wenn die Spule die Sättigung erreicht hat, hat die keine Induktivität 
mehr und es wirkt nur noch der sehr niedrige ohmsche Widerstand des 
Drahtes. Und dann steigt der Strom natürlich schnell an.

> wodurch Sie sich stark erwärmt und der Regler aufgrund des
> höheren Stromes zurückregelt.
Wenn er das denn tut, hast du Glück gehabt. Mancher Schaltregler regelt 
aber nur zum Schutz vor Überhitzung ab. Dieser Betriebszustand sollte 
niemals erreicht oder gar der Normalfall werden.

von Peter D. (peda)


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Lothar M. schrieb:
> Wenn die Spule die Sättigung erreicht hat, hat die keine Induktivität
> mehr und es wirkt nur noch der sehr niedrige ohmsche Widerstand des
> Drahtes. Und dann steigt der Strom natürlich schnell an.

Sättigung ist kein Sprungverhalten, die Induktivität nimmt allmählich 
ab.
Eine leichte Sättigung ist durchaus nicht unüblich. Und selbt bei 100% 
Sättigung bleibt immer noch die Induktivität einer Luftspule.

Viele Netztrafos sind bei erlaubten 253V schon reichlich gesättigt.

Lothar M. schrieb:
> Wenn er das denn tut, hast du Glück gehabt. Mancher Schaltregler regelt
> aber nur zum Schutz vor Überhitzung ab.

Wenn der Regler-IC nicht schon steinalt ist, geht er bei ungeeigneter 
Drossel oder sonstigen Fehlern in den Hiccup-Mode.
Ist schon recht nett, wie moderne Regler-ICs fast unkaputtbar sind.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Peter D. schrieb:
> Ist schon recht nett, wie moderne Regler-ICs fast unkaputtbar sind.

So unkaputtbar sind sie leider nicht, vor allem nicht alle – wenn man 
nicht weiß, welche Gruppen von Schaltreglern besonders davon betroffen 
sind und was man teilweise dagegen tun kann, wird man eines Tages, 
meistens aber auch relativ schnell, ein böses Erwachen erleiden. 
Passiert laufend auf der Welt, auch hier im Forum passiert es nicht nur 
den Adepten und Halbstarken, sondern auch semiprofessionellen Leuten.

: Bearbeitet durch User
von Monk (Gast)


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Gregor J. schrieb:
> Passiert laufend auf der Welt ... Leuten.

Jeder denkbare Fehler wird gemacht. Auf so etwas muss man nicht extra 
hinweisen.

Es läuft auch jeden Tag irgendwo jemand gegen eine Laterne. Die 
Evolution regelt das schon von selbst :-)

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Monk schrieb:
> Jeder denkbare Fehler wird gemacht. Auf so etwas muss man nicht extra
> hinweisen.

Mir ist schon klar, dass es einen total ärgern kann, dass man nicht 
weiß, welche Gruppen das sein könnten und ich das auch explizit nicht 
gesagt habe.

___
> Es läuft auch jeden Tag irgendwo jemand gegen eine Laterne.

Ja, in der Tat – herzlichen Glückwunsch, wieder mal geschafft.

von Thomas (kosmos)


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Mir ist das mit der Sättigung schon klar, habe früher viel mit 
Zündspulen rumgespielt. Der Induktiver Widerstand geht bei Sättigung 
zurück und es ist nur noch der ohmsche Widerstand, da der Strom steigt 
exponentiell an und das überlastet dann den Schalttransistor wenn er 
dann mal eben eine Primärwicklung mit vielleicht 0,6 Ohm treiben muss da 
können ein paar mSek den Unterschied machen ob der Transistor 4A oder 
23A schalten muss.

Ich meinte eben, eine Spule bringt man mit einer Eingangsspannung von 
40V schneller in die Sättigung als mit 20V und wenn die Induktivität 
größer ist dauert es eben auch länger und die Flanken fallen flacher 
aus.

Bei Reparaturen sind mir bisher immer defekte Elkos oder Dioden im 
Bereich der Schaltregler aufgefallen, einen defekten Schaltregler hatte 
ich bisher noch nie.

von Harald W. (wilhelms)


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Thomas schrieb:

> Ich meinte eben, eine Spule bringt man mit einer Eingangsspannung von
> 40V schneller in die Sättigung als mit 20V.

Spulen sind stromgesteuerte Bauelemente und keine spannungsgesteuerten.
Man sollte stets beachten, das die Spule im Schaltregler das zweit-
wichtigste Bauelement (nach dem steuernden IC) ist und die richtige
Dimensionierung für Funktion oder nicht Funktion entscheidend ist.
Und nicht immer gilt: "Viel hilft viel".

> einen defekten Schaltregler hatte ich bisher noch nie.

Warts ab, das kommt noch...

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