Einschaltdauer PWM bei Step Down Converter

[Lorenz (lorenz_gr)]

Hallo Forum,
zunächst vielen Dank an das tolle Forum und die wirklich guten Beiträge.
Ich habe nochmals eine Frage zum Verständnis eines Step Down Wandlers. 
Ich verwende das Bauteil LTC1776 zur Erzeugung von 7,5V aus 24V. Dieser 
läuft nun stabil (siehe auch mein anderer Beitrag 
Beitrag "step down überschwingen beim einschalten").

Ich habe eine elektrische Last an den Schaltregler angehängt und messe 
die Spannung am Switching Node (VF_SW), siehe Schema im Anhang. Die 
nominelle Schaltfrequenz von 200 kHz ist gut sichtbar.
Ohne Last (mA) wird vom LTC1776 nur ganz kurz VIN aufgeschalten, d.h. 
die Drossel L3 wird kurz geladen, und nach dem Abschaltzeitpunkt 
übernimmt die Diode D3 den Stromfluss da die Spannung am SW Node negativ 
wird (U=L*di/dt). Nachdem die Drossel entladen ist schwingt der SW Node 
aufgrund der parasitären L/C nach bis zum nächsten einschalten. (Dies 
ist der Lückbetrieb)
Ab ca. 162mA (1200mW) bis zum Erreichen des nom. Stromes von 500mA lückt 
der Strom nicht mehr, es gibt kein schwingen mehr, d.h. es findet immer 
ein Stromfluss durch die Drossel statt. (kein Lückbetrieb), siehe rechte 
Bilder.

F: Warum nimmt die Einschaltdauer des Reglers von 162mA bis 412mA nicht 
mehr zu? Bei gleichbleibender Einschaltdauer von VIN auf die Drossel D3 
wird doch immer die gleiche Energiemenge in die Drossel geladen? 
(E=L*I^2), wobei ja L konstant bleibt. Der Stromanstiegt beim Laden ist 
doch immer gleich (U=L*di/dt), deltaU ist konstant 16,5V (VF_SW-VFSWL), 
L ist auch konstant). Woher kommt die zus. Energie wenn der Laststrom 
von 162mA bis 500mA steigt?
Im Moment stehe ich am Schlauch, kann mir da jemand weiterhelfen?
LG
Lorenz

[H. H. (hhinz)]

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/abw_hilfe.html

[Mi. W. (mikuwi)]

Lorenz schrieb:

> F: Warum nimmt die Einschaltdauer des Reglers von 162mA bis 412mA nicht
> mehr zu? Bei gleichbleibender Einschaltdauer von VIN auf die Drossel D3
> wird doch immer die gleiche Energiemenge in die Drossel geladen?
> (E=L*I^2), wobei ja L konstant bleibt. Der Stromanstiegt beim Laden ist
> doch immer gleich (U=L*di/dt), deltaU ist konstant 16,5V (VF_SW-VFSWL),
> L ist auch konstant). Woher kommt die zus. Energie wenn der Laststrom
> von 162mA bis 500mA steigt?
> Im Moment stehe ich am Schlauch, kann mir da jemand weiterhelfen?
> LG
> Lorenz

Ganz vereinfacht gesprochen: das Puls-Pausenverhältnis stellt die 
Spannung ein, das Feedback-Signal wird ja aus der Ausgangs*spannung* 
abgeleitet.

Wenn Du die Eingangsspannung änderst ändert sich auch das Puls- 
Pausenverhältnis.

Das "wie oft gepulst" wird ergibt sich daraus wieviel Strom auf der 
Lastseite benötigt wird.

Wenn also zb keine Last drannhängt geht der Wandler in einen lückenden 
Betrieb....

[Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)]

Bei einer "zu kleinen Lastspannung" gegenüber dem Tastverhältnis geht es 
über in den nichtlückenden Betrieb und es kommt zu einer Aufschaukelung.

Der Einfachheit hier mit 10V Versorgung und 5V LED erklärt.

a1) Die Ladephase beträgt 1/2 der Zeitdauer einer Phase. I steigt von 0 
auf 10mA.
a2) Die Entladephase fällt im Verhältnis gleich lange aus um wieder auf 
0 mA zu kommen.
==> Keine Aufschaukelung


Der Einfachheit hier mit 10V Versorgung und 4V LED erklärt.

b1) Die Ladephase beträgt 1/2 der Zeitdauer einer Phase. I steigt von 0 
auf 10mA.
b2) Die Entladephase fällt im Verhältnis länger aus um wieder fast auf 0 
zu kommen. Die Zeit ist zu kurz und am Ende dieser Phase fällt I von 10 
auf 2mA, Somit bleibt ein Stromoffset von 2mA übrig.
b3) Die nächste Ladephase beträgt 1/2 der Zeitdauer einer Phase. I 
steigt von 2 auf 12mA.
b4) Die Zeit ist zu kurz und am Ende dieser Phase (I von 12 auf 2mA) 
bleibt ein Stromoffset von 4mA übrig.
b5...b6) Nach diesem Zyklus wären es am Ende 6mA
==> Aufschaukelung

Wenn die Spule keinen ohmischen Widerstand hätte, würde sich das Spiel 
bis zur unendlichen Stromstärke fortsetzen.

[H. H. (hhinz)]

Dieter erzählt Unsinn, wie üblich.

[Lorenz (lorenz_gr)]

Danke für die Info,
die Seite von Schmidt Walter erklärt sehr gut.
lg
Lorenz

[Mani W. (e-doc)]

Mikuwi und Dieter 1234 sind neben der Spur...

[Manfred P. (pruckelfred)]

Mani W. schrieb:
> Mikuwi und Dieter 1234 sind neben der Spur...

Was an:

Mi. W. schrieb:
> Ganz vereinfacht gesprochen: das Puls-Pausenverhältnis stellt die
> Spannung ein,

ist denn grob falsch?

[Mani W. (e-doc)]

Lorenz schrieb:
> F: Warum nimmt die Einschaltdauer des Reglers von 162mA bis 412mA nicht
> mehr zu?

Deswegen!

[H. H. (hhinz)]

Manfred P. schrieb:
> Was an:
>
> Mi. W. schrieb:
>> Ganz vereinfacht gesprochen: das Puls-Pausenverhältnis stellt die
>> Spannung ein,
>
> ist denn grob falsch?

Du hast das einzige Körnchen herausgepickt.