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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik In Reihe schalten von Boost Convertern


Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Halloechen,

ich habe folgende Schaltung:

Ein MIC 182YSM (High-Efficiency Synchronous Buck Controller) reguliert 
von 15V runter auf 3.6V.

Diese 3.6V werden mit Hilfe eines LM2731MXF (0.6/1.6 MHz Boost 
Converters With 22V Internal FET Switch) auf 5V transformiert.

Und zu guter letzt werden diese 5V werden mit Hilfe eines weiteren 
LM2731MXF (0.6/1.6 MHz Boost Converters With 22V Internal FET Switch) 
auf 12V transformiert.

Ich weiss das ist alles total idiotisch aber ich habe diese Schlatung 
nicht entworfen.

Jedoch habe ich nun folgendes Problem. Ich kann den angegebene Strom von 
etwas ueber einem Ampere nicht entnehmen. Schon bei 200mA scheint die 
Grenze erreicht. Daruber bricht die 3.6 und / oder die 5V Spannung ein. 
Kann mich ganz schwach an eventuellen Schwningungen erinnern... und das 
man die Dinger nicht hintereinander schalten sollte...

Kann mir dazu irgendjemand etwas sagen?
Waere ueber jeden Hinweis hoch erfreut.

Autor: D. G-s (mandrake)
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Wer hat denn das Teil entwickelt?
Warum nicht einzeln mit Buck-Convertern von 15V -> 3.6V, 15V->5V, 
15V->12V
Würde mal sagen dein Problem ist tatsächlich die Reihenschaltung der 
Wandler.
Dadurch ergibt sich wohl sowas wie eine Spannungsquelle mit hohem 
Innenwiderstand.
Vielleicht mal die einzelnen Stufen mit 1A belasten und schauen ab 
welcher Stufe der Strom nicht mehr geliefert werden kann.
Aber im Ernst die Schaltung ist totaler Quatsch^^

Autor: Micro Mann (micromann)
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> Aber im Ernst die Schaltung ist totaler Quatsch^^

Mal drüber nachgedacht, dass die Schaltung so entworfen ist, dass die 
Eingangsspannung Einbrüche haben darf ? Wenn man im Auto eine solche 
Schaltung einsetzt (Wenn sie ordentlich designt ist) funktioniert die 
Schaltung auch noch beim Motorstart.

Bei parallel geschalteten Wandlern aber nicht ...

Trotzdem scheint das Teil jämmerlich konstruiert worden zu sein. 
Ansonsten ist das in Reihe schalten normalerweise kein Problem, aber der 
Wirkungsgrad wird natürlich erbärmlich.

Autor: M. H. (doktorgnadenlos)
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Andreas hat schon Recht.
Es gibt in der Tat Designrichtlinien, die das Hintereinanderschalten von 
Schaltreglern verbieten. Der Grund : Die Schaltfrequenzen beeinflussen 
sich gegenseitig. Im besten Fall starten die Schaltregler gar nicht, in 
ungünstigen Fällen übersteuern Ausgänge deutlich.
Gut, die Schaltung ist jetzt mal so wie sie ist. Um das beste daraus zu 
machen, empfehle ich zwei Ansätze:

- Die Ausgangsspannung so glatt wie möglich zu machen, also den 
Spannungsripple zu reduzieren. Das kann mit möglichst großen 
Induktivitäten und Kondensatoren (ausschließlich keramisch !) geschehen.

- Für Schaltfrequenz, sofern sie zu beeinflussen ist, möglichst 
unterschiedliche Werte, auch nicht vielfache voneinander, verwenden.

Bitte unter Berücksichtigung der einzelnen Wirkungsgrade nachrechnen, ob 
die geforderten 1A theoretisch möglich sind.

Autor: Micro Mann (micromann)
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>  Andreas Groell (Firma SpeedShield)

Machen wir gerade ein kleines 'Reverse-Engineering' von 
Konkurrenzprodukten ?

;-)

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Versuchst Du gerade ein Perpetuum Mobile zu bauen?

Je nach (wirklich lausigem) Wirkungsgrad bedeuten 1A an 12V im 
3,6V-Kreis etwa 4..6A.

Kann der das überhaupt?


Ich würde die 15V auf 5V schaltregeln und dann je nen LDO-Regler für die 
3,3V und die 12V.


Peter


P.S.:
Hier scheints ja Hellseher zu geben, die genau wissen, daß mit 15V ne 
Autobatterie (12V?) gemeint ist.

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Danke erstmals...

Genau geraten... es geht um Crank und das wir ein Relay waehrenddessen 
halten koennen... Der Prozessor laeuft auf 3.3V so dass wir da ein wenig 
Raum haben. Ich dachte immer es waehre einfacher ein Relay zu nehmen das 
bis 4.5V runter kann und dieses mit einem High Side Driver oder Low Side 
Driver zu kontrollieren. Alles andere kann ruhig waehrend Crank 
"aussteigen"

Die Schaltung wurde so von meinem Vorgaenger so hinterlassen.

Keine Panik, kein Reverse Engineering...

Heute habe ich dann noch eine einfachere Version der Schaltung mit 
Lasten (0.5A) in Betrieb nehmen wollen und es hat geraucht. Ein LM5116MH 
wandelt 10V bis 100V runter auf 5V. Zwei LM2731XMF (parallel) wandeln 
diese wieder auf 12V rauf. Die beiden 12 Volts vorsorgen danach 
verschiedene Teile der Schaltung.

Noch ein paar Tips bitte?

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Andreas Groell wrote:
> Genau geraten... es geht um Crank

Was ist Crank?


> und das wir ein Relay waehrenddessen
> halten koennen.

Wie wärs mit bistabilen Relais?


Peter

Autor: Jadeclaw (Gast)
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Ich würde mal etwas anders an die Sache herangehen.
1. Wo hängt das Relais dran? An den 12V?
2. Ist es realisierbar, ein anderes Relais zu verwenden, z.B. 5V/6V?
3. Wie weit sackt die Eingangsspannung ab, wenn der Anlasser dreht?
Meine Idee wäre hier, wenn beim Anlassen min. 7V erreicht werden, ein 
6V-Relais zu verwenden, mit einem Schaltregler direkt auf 6V 
herunterzugehen und die 3.3V(3.6V) für den Prozessorteil ebenfalls 
separat direkt von der Eingangsspannung abzuleiten und das Hochsetzen 
ganz bleiben zu lassen.
Warum den 3.3V-Regler nicht hinter dem 6V-Regler? Weil sich a. bei 
Serienschaltung die Verluste addieren und b. bei vielen Schaltreglern 
bei größerer Eingangs/Ausgangsdifferenz Wirkungsgrad und Stabilität 
steigen.
(Datenblatt dazu konsultieren)

Gruß
Jadeclaw
(not logged in)

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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So eine Hintereinanderschaltung kann auch bewirken, dass ein Regler erst 
garnicht startet.
Wenn der zweite im Einschaltmoment einen zu hohen Strom zieht, denkt der 
erste es sei ein Kurzschluß und bleibt auf einer niedrigen Spannung 
stehen. Damit kann auch der zweite nicht starten. Abhilfe ist höchstens, 
die Strombegrenzung des ersten hochzuschrauben oder eine Zeitverzögerung 
( RC mit Elko an einem enable-Pin) einzubauen.

Autor: Hunger Hunger (hunger)
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Peter Dannegger wrote:
> Was ist Crank?

Den Motor anlassen

Autor: D. G-s (mandrake)
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@Micro Mann

Ne habe ich nicht drüber nachgedacht. Da hast du recht. Aber in dem Fall 
würde ich einen Inverter hernehmen oder einen Sepic-Wandler. Die können 
beide aufwärts und abwärts wandeln.
Aber ich bin mir gerade nicht sicher:
Kann der erste Synchronwandler nicht sogar auch Step-Up/Down? Durch die 
synchrone Gleichrichtung ist ja ein Energiefluss in beide Richtungen 
möglich (im Gegensatz zu "normalen" Wandlern).
-Habe da mal was hergeleitet...
Ich muss mal in meine Unterlagen schauen.

@M. H.

Ist es nicht besser die hintereinandergeschalteten Wandler zu 
synchronisieren?
Das scheint mir irgendwie sinnvoller (viele Regler haben diese 
Möglichkeit). Da ich nicht mehr soviele verschiedene Frequenzen im 
Regelkreis habe, kann ich auch nicht mehr so leicht irgendeine Resonanz 
treffen.

Autor: Peter Dannegger (peda)
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Da ja der Wirkungsgrad besonders bei kleinen Spannungen abnimmt, würde 
ich den umgekehrten Weg gehen:

Ein Hochsetzer von den 6..15V auf 24V und dann 3 Tiefsetzer auf 12V, 5V 
und 3,3V parallel (nicht in Reihe!).


Peter

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Danke fuer die vielen Kommentare...

Sorry das mit dem Crank... Es kommt aus dem Automobil und beschreibt den 
Anlassmoment im Fahrzeug. Waehrend das Fahrzeug angelassen wird bricht 
die Spannung bis auf 5V ein.

Eigentlich habe ich zwei Faelle... Sonderfahrzeuge mit einem 
Spannungsbereich von 10V ... 100V. Da brauche ich 12V (fuer vieleicht 4 
externe Relais), 5V, 3.3V (uP und GSM Modem) und 1.8V.

Dann der andere Fall Fahrzeuge mit 12V/24V System. Hier muess ich ein 
Relay mit Hilfe von Logic (uP) auch noch bei 5V Eingangsspannung 
garantiert halten.  Der andere Quatsch (GSM) und andere Sensoren duerfen 
"aussteigen". Aehnlich wie es auch ein Motorsteuergerat mit seinem 
eigenen Anlassrelai macht, denke ich.

Sorry das ich so viele dumme Fragen habe. Habe sehr wenig Erfahrung im 
Bereich Power Supply. Bin mehr der embedded Type. Ach ja, der erwaehnte 
Vorgaenger war ein Externer der hauptsaechlich fuer die Uni arbeitet und 
neben den Schaltplaenen wirklich nichts an Dokumentation zurueckgelassen 
hat.

Gruesse an Alle und nochmals vielen Dank fuer die Hilfe

Autor: Daniel Duesentrieb (daniel1976d)
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Ach noch zum zweiten Fall... Dachte ich haenge das Relai an Vbatt mit 5V 
(Waehrend des Anlassens) und den maximal 24V und lasse einen Low Side 
Schalter dann gegen GND schalten. Gibt es solche Relais die solch einen 
Spannungsbereich ueberleben?

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