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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Spannungsspitzen bei Schaltregler


Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Hallo Leute,

Ich habe hier ein mittleres Problem mit meiner Spannungsversorgung. Im 
Anhang findet ihr den Anhang.

Wenn keine Last da ist, ist alles total prima, saubere 5V, geringe 
Restwelligkeit.

Aber wenn ich 500mA ziehe, wird die ganze Konstruktion sehr warm, 
gefühlte 50°C und es gibt periodische Spannungsspitzen.

Laut Datenblatt dürfte das doch gar nicht so warm werden bei den 
geringen Strömen (Effizienz 77%). Da dürfte doch auch noch nichts 
ripplen.

Das alles ist auf einer Leiterplatte verlötet, unten drunter habe ich 
große Kupferflächen. die der Kühlung zutragen sollen, was auch 
funktioniert, die werden nämlich auch schön warm, gefühlte 40°C.

Hat jemand ne Idee, woran das liegen kann und eventuell ne Abhilfe für 
mich parat?

Danke,

Günther

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Hier noch die Spannungsspitzen.

Autor: Michael (Gast)
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Leider sagst Du nicht, wo Du die Spannungsspitzen gemessen hat. Es sieht 
aber so aus, als daß Deine Drossel ungeeignet ist.

Autor: Andy (Gast)
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schick mal ein Bild von deiner Platine.

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Okay, ich messe etwa 1 cm entfernt auf der Platine, wo ich das schön 
abgreifen kann. Das ist einfach der output auf ein Beinchen von nem 
Stecker gelegt.

Wenn ich übrigens nur mit 5V Eingangsspannung reingehe, kommen zwar 
(welche Überraschung) nur 3.8V raus, aber diese dann ohne jegliche 
Spannungsspitzen.

L1 ist übrigens die NLV32T-101J-PF von TDK (RSonline-Nr. 548-2693)
D1 ist die MBRS340T3G von On Semiconductor (RSonline-Nr. 545-2080)

Ich hoffe, ich habe nichts mehr unterschlagen.

Günther

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Andy wrote:
> schick mal ein Bild von deiner Platine.

Ich weiß jetzt nicht so recht, wie dir das helfen soll, aber möchtest du 
den Eagle-Kram (Leiterzüge mit Bestückungsdruck) oder ein Bild der 
physischen Platte?

Autor: JojoS (Gast)
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hast du dir mal die Daten von L1 angesehen? Wenn es wirklich die ist die 
angegeben hast: die hat 40 Ohm Gleichstrom R und ist für 10mA 
ausgelegt...

Autor: Marko B. (glagnar)
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Miß mal den Stromverlauf an der Spule. Ansonsten kann es an einer 
schlechten Masseführung oder ungeeigneten Kondensatoren liegen (es 
müssen Low-ESR Typen sein).

Autor: Owz (Gast)
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Hallo!

Ich tippe auf die Elkos! Viele haben recht große Innenwiederstände. 
Probier doch mal zum Ausgangs-Elko noch n großen Karamik-C parallel zu 
schalten, könnte helfen!
Ich persönlich versuche direkt am Schaltregler Elkos zu vermeiden, wenn 
es geht.

mfg Owz

Autor: johnny.m (Gast)
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Die Spule hat einen maximalen Strom von 40 mA. Die geht hoffnungslos in 
Sättigung!

Autor: Michael S. (mst)
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ähm, ich hab zwar genau die entgegengesetzten Daten wie JojoS aus dem 
Datenblatt gelesen, aber trozdem sinds nur 40mA max...

Die Spule geht für diese Anwendung definitiv nicht! ...oder du brauchst 
nur 10mA auf sekundärseite... ;)

Gruß Micha,

Autor: Michael S. (mst)
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johnny.m:

hmmm, warst schneller...

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Äh, huch. Wie konnte denn das passieren. Ich habe die doch nach den 
entsprechenden Daten ausgewählt. Was mache ich denn jetzt? Wird also die 
Spule heiß und nicht der Regler?

Wie ist das mit den Elkos? Worauf muss ich denn da achten? Davon stand 
aber nichts im Datenblatt vom Regler.

Autor: JojoS (Gast)
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Datenblatt und RS-Katalogseite zeigen da unterschiedliche Daten, auf der 
Katalogseite stehen 10mA/40R. Und dann noch zu diesen 
Freudenhauspreisen...
Habe auch gerade SMD-Drosseln bei Segor bestellt, die Kosten da 2€ 
einzeln oder 1,60 ab 5 Stk. Gucke da mal im Katalogprogramm unter 
HF-Bauteile, Drosseln, SMD-Speicherdrosseln. Oder CSD-electronics hat 
auch passende im Programm. Die sind dann natürlich etwas grösser als das 
Teil was du jetzt verplant hast.

Autor: gerhard (Gast)
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hallo günther,
ich würde dir mal empfehlen die webench auf der homepage von national 
anzuwerfen und die ein entsprechende design errechnen zu lassen.

http://www.national.com/pf//LM/LM2576.html


gruss
gerhard

Autor: JojoS (Gast)
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Der Elko lädt sich im Leerlauf und kann bei Last einen kurzen Moment die 
die Spg. liefern. Dann muss der Regler was nachschieben, aber in der 
Spule wird nicht genug Energie gespeichert und der Regler arbeitet am 
Limit, so stelle ich mir das vor. Für die Elkos soll man Low-ESR Typen 
nehmen.

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Welche Eigenschaften muss die Spule denn haben? Muss die auch die 3A 
aushalten? Muss die dann gekühlt werden? Ich dachte, über die Spule 
fließt nur ein Regelstrom und kein Laststrom.

> ich würde dir mal empfehlen die webench auf der homepage

Hm, die empfehlen mir, eben meinen Regler zu verwenden, aber ein Design 
schlagen die nicht vor.

> Die sind dann natürlich etwas grösser als das Teil was du jetzt verplant hast.

Hm, ungünstig. Ist echt wenig Platz auf dem Board. Ich war froh, dass 
das Teil so klein war.

Hm. Ich denke, ich werde erstmal was bedrahtetes suchen, was ich von 
Hand auflöte und einen entsprechenden Hinweis in die Dokumentation 
schreiben.

Günther

Autor: johnny.m (Gast)
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Wenn Du Dir Deinen eigenen Schaltplan anschaust, dann siehst Du doch 
wohl sofort, dass der komplette Laststrom auf seinem Weg von "OUT" zu 
Deinem +5 V-Ausgang durch die Drossel fließen muss. Schau Dir mal Aufbau 
und Funktionsweise von Tiefsetzstellern an, z.B. bei
http://schmidt-walter.fbe.fh-darmstadt.de/smps/abw...
Die Drossel sollte im Normalbetrieb natürlich nicht heiß werden 
(höchstens ein klein bisschen warm durch die unvermeidlichen Verluste).

Autor: gerhard (Gast)
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hallo günther,
der 2576 ist schon ein etwas älterer "herr" (ssimple switcher der 
1.generation).
zur berechnung/simulation mußt du die software "Switchers Made Simple" 
von der national homepage laden:
http://www.national.com/appinfo/power/0,1768,383,00.html

der 2576 wird nur von der version v3.3 (aus dem jahre 1992!!) 
unterstützt.

wenn ich dir einen tipp geben soll dann würde ich eine neueren switcehr 
einsetzen, die sind meist effizienter und da sie mit höherer freuquenz 
arbeiten sind die spulen kleiner.
prinzipiell sind die simple switcher von national eine gute wahl, 
natinal bauteil sind in de regel sehr zuverlässig und lange verfügbar 
(wie am nam 2576 sehen kann).

gruss
gerhard

Autor: Unbekannter (Gast)
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> Welche Eigenschaften muss die Spule denn haben?

Sie muss möglichst geringe Verluste haben, also ohmsche und magnetische 
Verluste möglichst klein.


> Muss die auch die 3A aushalten?

Ja, aus drei Gründen:

a.) Der ohmsche Widerstand darf nicht zu groß sein: P = R * I^2

b.) Magnetisch muss sich auch geeignet sein, sie darf nicht in
    die Sättigung geraten

c.) Das Kernmaterial muss wenige Verluste haben, da es ständig
    ummagnetisiert wird.


> Muss die dann gekühlt werden?

Nein. Wenn die Spule heiß wird, ist sie verkehrt.


> Ich dachte, über die Spule fließt nur ein Regelstrom
> und kein Laststrom.

Falsch gedacht. Über die Spule "fließt" die komplette Leistung. Die 
Spule ist das Kernbauteil an einem Schaltregler.

Erst an zweiter Stelle steht der Ausgangskondensator.




Autor: Günther Schmidt (guenther)
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> der 2576 ist schon ein etwas älterer "herr" (ssimple switcher der 1.generation).

Boah, echt? Aber den gibt es RoHS-konform. Ich habe nicht mal im Traum 
dran gedacht, dass das ein 12 Jahre altes Bauteil ist. Das könnte ja in 
2 bis 3 Jahren Probleme mit der Lieferbarkeit geben.

Puh.

Alles klar, danke erstmal.

Günther

Autor: Aufreger deluxe (Gast)
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Das Alter eines Bausteins sagt ja nichts. Er hat sich bewährt, wird noch 
immer in großen Stückzahlen eingesetzt, daher gibt es ihn auch als 
RoHS-konforme Variante.

> Das könnte ja in 2 bis 3 Jahren Probleme mit der Lieferbarkeit geben.

Bei dem Baustein sehe ich dieses Problem nicht.

Autor: irgendein Rahul (Gast)
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>Das könnte ja in 2 bis 3 Jahren Probleme mit der Lieferbarkeit geben.

Sofern du das Ding dienstlich über einen Großhändler kaufst (oder direkt 
beim Distributor), wirst du eh über Änderungen bzgl des Bausteins 
informiert. Da kann man dann noch Restbestände kaufen, wenn er 
abgekündigt wird, und muß sich dann um ein Redesign der Platine kümmern.

Wenn es davon aber sogar ein ROHS-konforme Variante gibt, wird der wohl 
noch etwas laufen. Den '741 gibt's ja auch bleifrei...


Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Also ich habe mir jetzt erstmal die hier ausgesucht. Um ganz sicher zu 
gehen: geht die?

http://de.farnell.com/jsp/endecaSearch/partDetail....

100uH, 3A, 0.09R, 20%

Ist die Toleranz problematisch?

Danke.

Günther

Autor: Michael (Gast)
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> Okay, ich messe etwa 1 cm entfernt auf der Platine, wo ich das schön
> abgreifen kann. Das ist einfach der output auf ein Beinchen von nem
> Stecker gelegt.

Sorry, wo Du mißt, ist mir immer noch nicht klar.

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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> Sorry, wo Du mißt, ist mir immer noch nicht klar.

Im Schaltplan dort, wo dieser 5V-Pfeil ist. Also an der Kreuzung von L1 
und C3. Von dort geht eine 1cm lange Kupferbahn zu einer 
2.54m-Steckerleiste. Dort greife ich Masse und die 5V ab.

Günther

Autor: Bernd Rüter (Firma: Promaxx.net) (bigwumpus)
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Die neue Spule ist nicht wirklich optimal...

Ich würde pragmatisch eine 77A 100u von Reichelt nehmen, wenn ich 2,5A 
erwarten würde - Aber Du hast ja die Eckdaten noch nicht preisgegeben.

Aber auch diese Spule ist wie die letzte von Farnell eher eine Drossel 
(Unterdrücker) als eine Speicherspule (eher geschlossener Magnetkreis). 
Da fehlt es an Speichervermögen für Energie - hier wird eher Energie 
verbrannt.

1. Erkenne Deine Eckdaten !

2. Wähle eine höhere Schaltfrequenz ! Wir setzen den LT1776 hier ein, 
der schaltet bei 200kHz - da geht auch eine kleinere Spule.

Wir versorgen uns hier bei Schuricht - da gibt es versch. 
"HF-Drosselspulen SMD" von Coilcraft etc.
Heutzutage verwenden Step-Down-Regler gerne 500kHz oder gleich 1MHz... 
Da werden die Spulen kleiner, aber die EMV größer und die Schaltverluste 
im FET steigen auch.

PS: Auch Spulen werden warm !

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Guten Morgen,

Bernd Rüter wrote:
> Die neue Spule ist nicht wirklich optimal...

Warum? Der Widerstand ist noch kleiner als bei dem Reichelt-Teil und der 
Sättigungsstrom ist größer. Ansonsten erkenne ich keine Unterschiede.

> Ich würde pragmatisch eine 77A 100u von Reichelt nehmen, wenn ich 2,5A
> erwarten würde - Aber Du hast ja die Eckdaten noch nicht preisgegeben.

Hm, ich gehe von 1,5A aus, möchte aber auch mehr können. Wenn der 
Schaltregler bis 3A kann, dann finde ich, müssen die anderen Teile das 
auch können.

> Aber auch diese Spule ist wie die letzte von Farnell eher eine Drossel
> (Unterdrücker) als eine Speicherspule (eher geschlossener Magnetkreis).
> Da fehlt es an Speichervermögen für Energie - hier wird eher Energie
> verbrannt.

Aber am Ende ist es doch eine Spule. Wo ist denn der Unterschied 
zwischen Drossel und Speicherspule?

> 1. Erkenne Deine Eckdaten !
>
> 2. Wähle eine höhere Schaltfrequenz ! Wir setzen den LT1776 hier ein,
> der schaltet bei 200kHz - da geht auch eine kleinere Spule.

Hm, okay. Ich werde mir das mal notieren und bei der ohnehin fälligen 
Revision einfließen lassen. Jetzt brauche ich erstmal eine Alternative, 
die kurzfristig mein Problem löst.

> Wir versorgen uns hier bei Schuricht - da gibt es versch.
> "HF-Drosselspulen SMD" von Coilcraft etc.
> Heutzutage verwenden Step-Down-Regler gerne 500kHz oder gleich 1MHz...
> Da werden die Spulen kleiner, aber die EMV größer und die Schaltverluste
> im FET steigen auch.

EMV-Verschlechterung ist nicht unbedingt schön, aber bei 500kHz und 1MHz 
unkritisch.

Günther

Autor: Michael Rubitschka (rubi)
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Hallo

Wenn der Schaltregler 3A kann muß die Spule bedeutend mehr können.

~so wenn du 5V in 50V wandeln möchest und du die 50V mit 100mA belastest
muß die Spule mehr als 1A können, mindestens.Du mußt den Strom von der 
Eingangsseite betrachten nicht von der Ausgangsseite.Für das ganze gibt 
es
auch Formeln das gerade geschriebene ist nur eine Eselsbrücke.

LG
Michael

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Ich möchte doch aber 12V in 5V wandeln. Bernd hat mir sogar eine 
empfohlen, deren maximaler Strom noch unter der maximalen Belastbarkeit 
des Reglers liegt.

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Kann ich die Spule jetzt erstmal nehmen oder geht sie nicht. Ich würde 
gern heute noch bestellen.

Danke,

Günther

Autor: Martin Schneider (Gast)
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Wenn schon Farnell, dann ist das hier die richtige!

http://de.farnell.com/jsp/endecaSearch/partDetail....

Extra für den LM2576 designt.

Ahoi, Martin

Autor: Martin Schneider (Gast)
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Oder wenn RS:

in SMD 396-3493
bedrahtet 233-5409

Bei dem gewünschten Strom ist nix mehr mit klein.

Als Suchstichwort "Speicherdrossel" oder "Speicherinduktivität" nutzen.

Ahoi, Martin

Autor: Günther Schmidt (guenther)
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Okay, danke. Nur damit ich es verstehe, was ist der Unterschied zwischen 
deiner Farnell-Spule und dem bedrahteten Ding, was ich mir ausgesucht 
habe?

Hab das von dir vorgeschlagene Teil auf jeden Fall jetzt bestellt. Danke 
nochmal.

Günther

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