Ich bin gerade dabei einen simplen Step-Down Schaltregler auszumessen. Beim Spannungsverlauf über der Spule ist mir das Schwingen aufgefallen, dass abhängig des Ausgangsstromes ist: U_Drossel, I_OUT = 0mA http://img187.imageshack.us/my.php?image=print22va8.png U_Drossel, I_OUT = 70mA http://img187.imageshack.us/my.php?image=print21qw9.png Dies ist wohl auf den Discontinuous Current Mode rückzuführen. Der Wikipedia-Artikel geht aber bei diesem Fall leider nicht auf die genaue Ursache ein: http://de.wikipedia.org/wiki/Discontinuous_Current_Mode Nun wollte ich fragen, ob ihr mir diesen Vorgang erklären könntet? Ursache der Schwingung dürfte wohl der entstandene Schwingkreis aus der Speicherdrossel und dem Ausgangskondensator sein, liege ich da richtig? Doch was sind die Kriterien, dass diese Schwingung eintritt? Danke für eure Hilfe
Also der Verlauf vor der Schwingung ist korrekt. Das Schwingen dahinter ensteht aus der Drosselinduktivität und der parasitären Sperrschichtkapazität der Freilaufdiode vor der Drossel. Sowas kann mit einem SNubbernetzwerk über der DIode begrenzt werden: Reihenschaltung aus R-C parallel zur DIode. Formeln hab ich keine parat für die Werte, ich teste das immer. Größenordnung sollte einige nF und einige Ohm sein. Kann es sein, das der Aufbau nicht gerade optimal ist? (Lochraster oder so?) Kann es sein, das der Wandler auf >250mA Ausgangsstrom ausgelegt ist? Es ist nicht der Ausgangskondensator, dieser ist mit einigen 100µF bei diesen Frequenzen eher leitend und die Diode verhindert das Schwingen. Hauptursächlich ist die Sperrschichtkapazität. MEsse doch mal die Schwingfrequenz und rechne aus der Drosselinduktivität die notwendige Kapazität dazu aus. Und das vergleichst du mal mit der Größenordnung des Ausgangselkos.
Der Ausgangselko ist in der Tat viel grösser als der errechnete Wert für den Schwingkreis. Aufbau ist in der Tat nicht optimal, ich verwende Lochrasterplatinen. Die Leitungen sind aber so kurz wie nur möglich. Laut Datenblatt ist der Wandler bei meiner gewählten Induktivität und Eingangsspannung auf einen Ausgangsstrom von 450mA-650mA ausgelegt. Dass ich da darunter bin, ist mir auch klar. Ich war mir einfach unklar WIE GENAU diese Schwingung zu Stande kommt. Inwiefern ist dieser Betrieb denn zu vermeiden? Am Ausgang habe ich bei tiefen Strömen immer noch eine schöne Spannung ohne viel Welligkeit... Oder schadet es dem Schaltregler? Danke für den Hinweis mit der Sperrschichtkapazität. Doch inwiefern spielt da die Stromgrösse eine Rolle?
>Stromgrösse eine Rolle? Für die Schwingung an sich garnicht. Nur entsteht diese Schwingung nur dann, wenn der Drosselstrom abreißt. uA deshalb ist der diskont.Mode zu vermeiden. Die Drossel sollte so ausgelegt sein, das dieser DCM möglichst vermieden wird. Als Faustwert sagt man, dass ab ca 10% Nennstrom der Strom nicht mehr lücken sollte. Ströme darunter sollten, wenn möglich vermieden werden. SOnst: >schadet es dem Schaltregler? Nein. Aber die Regelung arbeit nicht mehr sauber. Es kann ein hörbares Summen enstehen mit der dann die Stellgröße hin und hergefahren wird. >meiner gewählten Induktivität und Eingangsspannung auf einen Ausgangsstrom Zur Info: Eine Drossel hat ZWEI Kenngrößen: Induktivität UND Sättigungsstrom. Beide müssen zur Anwendung passen. Wenn du als eine (bauform)kleinere Drossel mit derselben Induktivität einbaust, dann wirst du den Strom nicht mehr erreichen. Achja, Lochraster ist bei den Frequenzen immer Murks. Bau es ordentlich auf, und es wird schon gleich anderser aussehen.
>>schadet es dem Schaltregler? >Nein. Aber die Regelung arbeit nicht mehr sauber. Es kann ein hörbares >Summen enstehen mit der dann die Stellgröße hin und hergefahren wird. Die Messung der Ausgangsspannung bei Laständerung ergab aber keine besonders schlechte Werte. >Zur Info: Eine Drossel hat ZWEI Kenngrößen: >Induktivität UND Sättigungsstrom. Sättigungsstrom der Induktivität ist berücksichtigt. Deiner Ansicht nach ist der DCM also immer zu umgehen? Ich frage deshalb weil im Wikipedia-Artikel auch Vorteile aufgelistet sind. Ausserdem habe ich auch schon einen Schaltregler (AS1341) gesehen, der vollständig im DCM arbeitet, ohne dass man daran was ändern könnte...
Für mich sehen die Kurven so aus, daß Du an Stelle einer Speicherdrossel eine Entstördrossel verwendest, die nicht viel Energie speichern kann.
>Für mich sehen die Kurven so aus, daß Du an Stelle einer Speicherdrossel >eine Entstördrossel verwendest, die nicht viel Energie speichern kann. Das ist wie gesagt nicht der Fall. Ausserdem habe ich diese Kurvenform ja, wie gesagt, schon in einem Datenblatt eines anderen Schaltregler gefunden...
Um welchen Schaltregler geht es denn? Die Schwingung hat nichts mit dem Ausgangselko zu tun; der Größenordnung nach ist es wohl die Eigenresonanz der Drossel (irgendwo hat die ja auch ihre Kapazitäten :-)
Im Datasheet vom LM2594 wird dieses Verhalten ausnahmsweise mal ausdrücklich erwähnt und ist sogar bebildert. Daraus geht übrigens auch hervor, dass dieses Verhalten umso deutlicher auftritt, je geringer die Spulenverluste sind. Was also bedeutet, dass eine zweckentfremdete Entstördrossel in dieser Hinsicht eher besser abschneiden dürfte als ein Ferrit-Ringkern.
Hi, Die Schwingungen kommen mit ziehmlicher Sicherheit aus dem Schwingkreis aus Drossel&Sperrschichtkapazität (der Ausgangselko stellt dafür praktisch einen Kurzschluss dar). Ich hab solche Effekte selbst schon genauer untersucht. Wenn Du's beweisen willst kannst du folgendes ausprobieren: -Nimm eine Diode mit kleinerer Kapazität, z.b. eine schnelle Si Diode. Damit sollte sich die Frequenz deutlich erhöhen, der Wirkungsgrad geht aber in die Knie wegen der höheren Flusspannung. -Schalte ein paar 100pF testweise parallel zur Diode, auch damit lässt sich die Frequenz beeinflussen. Dadurch lässt sich auch direkt die Sperrschichtkapazität der Diode bestimmen! Mit Hilfe eines Snubbers(Reihenschaltung aus R und C) parallel zur Diode kannst du die Schwingungen reduzieren. Typisch sind hier pF und kOhm. Was ich machen würde wäre: Festlegen des Snubber-C: -C parallel zur Diode bis sich die Frequenz um ~10 - 50% reduziert Bestimmen des passenden Rs: -Jetzt R in Serie zu dem C schalten und solange ändern bis die Schwingung maximal gedämpft ist. Dafür tat es an nem kleinen Cuk-Konverter sogar ein einfaches Poti, welchen dann natürlich durch dem entsprechnenden Widerstand ersetzt wird. Nicht übertreiben mit dem C: je größer der ist, desto mehr strom fließt anschließend im R, das kostet Wirkungsgrad! Nebenbei: Je kleiner die Fläche die von diesen oszilierenden Strömen umschlossen wird, also der Kreis Speicherdrossel-Diode-Ausgangselko, desto weniger HF wird auch abgestrahlt. Wie schon Andreas Kaiser schrieb: ein "schlechtes" Kernmaterial bedämpft auch.
Ja, die schnelle Oszillation ist die Schwingung der Speicherdrosseln mit der Sperrschichtkapazität der Diode. Die setzt ein, wenn die Speicherdrossel 'leer' ist, also der Strom durch die Spule 0 wird und die Diode sperrt. Ich habe das in PSpice mal simuliert, doku anbei. Im oberen Teil des PDF ist die Schaltung von nen Aufwärtsregler zu sehen (step-up, booster) mit 1Mhz Schaltfrequenz, 10u Drossel und 1N4148 als Diode. Das nächste Bild zeigt die Spannung am geschalteten Knoten in rot und den Spulenstrom in grün. Sobald der Spulenstrom 0 wird fängt die Oszillation an, ca. 40Mhz. 40Mhz sind mit 10u als Spule ca 1pF oder so. Das dritte Bild zeigt die Verhältnisse, wenn 3pF zur Diode parallel liegen. Dann halbiert sich die Frequnz bei der Vervierfachung der Kapazität. Wieder was dabeigelernt, thx. Cheers Detlef
>Wieder was dabeigelernt, thx.
Ich danke ;)
Ich danke natürlich allen, die hier geantwortet haben. Ist nun alles
klar...
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