ich habe mir eine Leiterplatte mit einem Schaltregler geroutet, welcher im Leerlauf zu viel Strom verbraucht. Bei 24V Eingangsspannung zieht dieser ca. 30mA aus dem Netzteil, bei 64V ca. 47mA. Die Leistung ist dann entsprechend 0,72W und 3W.
Diesen zusätzlichen Strom benötigt dieser aber auch mit einer Last und addiert sich.
Schaltplan und Layout habe ich im Anhang. Zusätzlich zum Regler ist auf diesem Board noch ein RS485 Treiber, dieser dürfte aber meiner Meinung nach nicht das Problem sein und laut Datenblatt 1,2mA ziehen.
Der Regler und dessen Spule werden entsprechend sehr warm, 40-50°C.
Ich habe zwei Leiterplatten aufgebaut und sie verhalten sich exakt gleich.
Kurzschlüsse kann ich keine finden.
Der Regler erfüllt seine eigentliche Aufgabe tadellos. Ich kann bis zu 70V Eingangsspannung anschließen und bekomme stabile 12V, aus denen ich mit Leistungswiderständen auch mehrere Ampere herausziehen kann, ohne dass die Spannung irgendwie einbricht oder unsauber wird.
Da das Ganze mit Batterien betrieben werden soll, ist dieser Verbrauch natürlich nicht in Ordnung.
Falls hier jemand etwas sieht, was mir entgangen ist, wäre ich sehr dankbar!
Ich kenn diesen RS485 Treiber nicht. Die Schlimmsten von denen ist der DS75176, der zieht alleine 35mA, ohne Last. Waehrend sich ein Modernerer mit 250uA alleine begnuegt.
Wenn Du Dir die Wirkungsgradkurven bei 48V anschaust, ist da auch garnichts anderes zu erwarten. Der "operating current" von 1,2mA ist nicht einmal die halbe Wahrheit - vielmehr hast Du beim sync stepdown auch ohne Last den voll circulierenden AC-strom durch den Ausgangs-LC Kreis. Was Du an der warmen Drossel ja bereits feststellen konntest. Graduelle Verbesserungen sind erreichbar durch eine größere Induktivität (kleinerer Ausgangsstrom) und eine verlustärmere Drossel (größere Bauform). Erwarte aber keine Wunder davon.
Vor allem.. Schau dir mal deinen "Snubber" da an..
Der ist direkt mit 0 Ohm in Reihe mit 1nF an den Schaltausgang des Reglers.
Wenn der mit 800kHz taktet hast du da eine Impedanz von knapp 200 Ohm gegen GND.
Bei 270kHz sind es auch nur knapp 600 Ohm..
Ich kenn diesen RS485 Treiber nicht. Die Schlimmsten von denen ist der
DS75176, der zieht alleine 35mA, ohne Last. Waehrend sich ein Modernerer
mit 250uA alleine begnuegt.
Aber nicht direkt aus dem Netzteil, sondern aus den Regler. Wenn ich 60V/30mA auf 3.3V runterrechner, na dann ;) ..
Wenn Du Dir die Wirkungsgradkurven bei 48V anschaust, ist da auch
garnichts anderes zu erwarten. Der "operating current" von 1,2mA ist
nicht einmal die halbe Wahrheit - vielmehr hast Du beim sync stepdown
auch ohne Last den voll circulierenden AC-strom durch den Ausgangs-LC
Kreis. Was Du an der warmen Drossel ja bereits feststellen konntest.
Graduelle Verbesserungen sind erreichbar durch eine größere Induktivität
(kleinerer Ausgangsstrom) und eine verlustärmere Drossel (größere
Bauform). Erwarte aber keine Wunder davon.
Ich erwarte aber schon, dass das Teil ohne Last keine 50°C warm wird und 1W verbraucht. Auch bei 12V Eingangsspannung sieht es nicht viel besser aus, immernoch 300mW.
Das widerspricht meiner Erwartung an einen Regler. Dass dieser bei einer Last von 2A so richtig Dampf abgibt ist ok. Aber bei gar keiner Last?
Ja den R6 meinte ich bei "Snubber". R1 sollte so ok sein, da kann man 2-10 Ohm reinmachen wenn die Flanken zu steil sind und man EMV Probleme hat. Damit kann man die Anstiegszeit der Ansteuerung der internen Mosfets etwas "entschärfen".
Aber wenn EMV egal ist kann R1 bei 0 Ohm bleiben..
Aber R6 ist vorsichtig ausgedrückt "Grenzwertig"...
C17 / C 18 finde ich auch etwas komisch..
C17 ok... aber normalerweise eher im pF Bereich um die Regelung etwas zu "beschleunigen". Aber C18 hab ich so noch nie gesehen..
2 mA Ruhestrom zieht der TSR1-2433 lt. Datenblatt von Traco.
Wie verhält sich der 120 Ohm RS485 Busterminator? Dessen Strom muß ja irgendwie über den Transciver bereitgestellt werden.
Gibt es für die Induktivität ein Datenblatt? Wie hoch ist die Schaltfrequenz, ist die Induktivität dafür ausgelegt? Nicht jede Spule mag bspw. 1 MHz Schaltfrequenz ;-)
Ansonsten wird es wohl das Einfachste sein, ein Board dahingehend zu misshandeln und alle Leiterzüge durchzukratzen, wo die Ausgangsspannung hin verschwindet.
Es sind im Datenblatt zwar 2 µA im Shutdown angegeben, im Leerlauf habe ich auf die Schnelle allderdings keine Angabe gefunden.
Alle Punkte zusammen sind dann das berühmte Kleinvieh :P
2 mA Ruhestrom zieht der TSR1-2433 lt. Datenblatt von Traco.
Wie verhält sich der 120 Ohm RS485 Busterminator? Dessen Strom muß ja
irgendwie über den Transciver bereitgestellt werden.
Gibt es für die Induktivität ein Datenblatt? Wie hoch ist die
Schaltfrequenz, ist die Induktivität dafür ausgelegt? Nicht jede Spule
mag bspw. 1 MHz Schaltfrequenz ;-)
Der RS485 Treiber hat 2,2mA supply current bei 3,3V.
Bitte nicht vergessen, der Ruhestrom den ich meine kommt aus dem Netzteil in den Regler. 66V/47mA wären grob 3,3V/1A.
Die Induktivität ist die gleiche, wie im Development Board. XAL1010-822MEB, INDUCTOR 8.2uH 17.1A 20%.
Hm, das DB von Coilcraft sieht eigentlich excellent aus. Ich habe nur nachgefragt, weil man manchmal im Leiterplattenentwurfsprogramm vom Footprint was Passendes als "Platzhalter" aussucht und dann irgendwas Billiges da draufschustert. Der Teufel lauert bekanntlich im Detail.
ich habe mich relativ streng an das Layout und Schaltplan vom
DevelopmentBoard gehalten.
Schon 2 Unterschiede im Schaltplan gefunden. Schau mal nach, was sonst noch anders ist. Wo ist der R7 angeschlossen? Welchen Ripple hat deine Ausgangsspannung?
Wo ist der R7 angeschlossen? Welchen Ripple hat deine
Ausgangsspannung?
Mit R7 und R8 stelle ich die Ausgangsspannung ein. Und diese ist stabil bei 12V (DC).
Ich habe eine Schaltfrequenz von 44kHz eingestellt und sehe mit einem Oszilloskop alle 2,5uS eine kurze Flanke von 200mV (AC). Der eigentliche Ripple liegt bei 10mV (AC).
Ich habe eine Schaltfrequenz von 44kHz eingestellt
Das ist ein 300-800kHz-Regler. Deine Spule geht mit 44kHz schlicht in Sättigung.
Zur Feedback-Loop:
Im EVAL-Board heißt dein R7 noch R20 und der ist (wie im Schaltplan des EAL-Boards auch) ganz explizit bis raus zur Ausgangsklemme geführt worden. Wenn du da die Abkürzung genommen hast und die "Ausgangsspannung" wie in deinem Schaltplan direkt hinter der Spule abgenommen hast, dann spinnt der Regler.
Wenn du da die Abkürzung genommen hast und die
"Ausgangsspannung" wie in deinem Schaltplan direkt hinter der Spule
abgenommen hast, dann spinnt der Regler.
Das erklärt die 2W Leistung ohne Last? Wo fließt der Strom lang?
Zur Feedback-Loop:
Im EVAL-Board heißt dein R7 noch R20 und der ist (wie im Schaltplan des
EAL-Boards auch) ganz explizit bis raus zur Ausgangsklemme geführt
worden. Wenn du da die Abkürzung genommen hast und die
"Ausgangsspannung" wie in deinem Schaltplan direkt hinter der Spule
abgenommen hast, dann spinnt der Regler.
Das soll im Eval-Board sicherlich die Verluste auf den Leiterzügen ausregeln (Kelvin-Source). Das wird erst interessant, bei Vollast. Im Leerlauf sollte das, außer ein paar mV Ripple, noch keinen so gravierenden Einfluss haben.
Das soll im Eval-Board sicherlich die Verluste auf den Leiterzügen
ausregeln (Kelvin-Source). Das wird erst interessant, bei Vollast. Im
Leerlauf sollte das, außer ein paar mV Ripple, noch keinen so
gravierenden Einfluss haben.
Diese kanpp 30mA müssen ja durch die Spule fließen. Aber wo kommen die her und wo gehen die hin?
Ich bin gerade bei einem sehr ähnlichen Baustein dran, dem SIC468.
Da kann man Power Save einstellen. Ohne taktet der dauernd und verbrät erhebliche Leistung.
Mit power Save geht der drastisch in der Frequenz zurück, mit stark reduziertem Verbrauch.
Der ist aber die Pest am Hals wenn man die Ausgangsspannung weit regelbar braucht, weil Fsw von Vout abhängt.
Ich sehe im DB vom MIC28514 nichts vergleichbares.
Der brutzelt mit Deinen 400Khz herum, egal bei welcher Last.
Den ExtVDD an die 12V zu hängen wird ein wenig einsparen.
Ich vermute mit dem MIC wird das nichts.
Schau Dir mal die SIC46x Familie an.
Diese knapp 30mA müssen ja durch die Spule fließen. Aber wo kommen die
her und wo gehen die hin?
Zirkuliert zwischen Ton und Toff und geht in die (u.a. Gate) Kapazitäten weil es kein Power safe gibt, d.h. kein frequency foldback, kein Pulse Skipping, kein Abschalten der Diodenemulation.
Die 30m sind die der Effektivwert.
das sind eher ein paar A peak.
Zirkuliert zwischen Ton und Toff und geht in die (u.a. Gate) Kapazitäten
weil es kein Power safe gibt, d.h. kein frequency foldback, kein Pulse
Skipping, kein Abschalten der Diodenemulation.
Die 30m sind die der Effektivwert.
das sind eher ein paar A peak.
Ich habe wenig Ahnung von Reglern, lese jedoch mit. Kann es der Sinn eines automotive Reglers sein, einfach ständig so 2W hin- und her zu schubsen und zu verbraten, während keine Last dran hängt? Klingt für mich nicht logisch.
Les das DB, da steht was der kann und was nicht.
Man will die Synchrongleichrichtung, hohe Taktraten, schnelle Regelung, hohe Leistung.
Bei einem 5A Regler der ohne Synchrongleichrichtung mal locker 8W über die Diode verbraten würde, wenn alles andere auch gerade max Verlustleistung produziert, sind 2W Leerlauf doch ein echter Gewinn.
2W bei Automotive?
Das ist doch nichts im Vergleich zu Beleuchtung, Heckscheibenheizung und Antrieb.
Natürlich kann man die eierlegende Wollmilchsau bauen mit super aufwändigem Analogkram.
Aber nicht für die paar Kröten und nicht in einem Chip Prozess der für schnelles Schalten geeignet ist.
Man bekommt was man zahlt und der MIC kann eben hoch effizient bei hohen Leistungen sein.
Diese Miniaturregler sind schon recht giftig.
Ich hab mal den XR76208 für max 8V/6A benutzt. Ich bin dann bei 6 Lagen angekommen, bis alles schön niederimpedant ist und die Wärme abgeführt werden kann. Das Eval-Board von MaxLinear ist sogar 8-Lagig.
Die Drossel spielt auch eine sehr große Rolle, man sollte sie reichlich überdimensionieren (Frequenz, Induktivität, Strom). Mit der ersten habe ich den Strom nicht geschafft, d.h. der IC hat vorher abgeschaltet und ich habe mir an der Drossel die Finger verbrannt.
Ich hab dann eine von Vishay genommen, IHLP5050FDER5R6M01 (5MHz, 5.6µH, 13.5A/32A).
Die Kondensatoren sitzen bei Dir ganz schön weit auseinander.
Ich habe sie direkt gegenüber gesetzt, siehe Bild.
Die Stromaufnahme ohne Last habe ich nicht gemessen.
Man kann den Regler in den lückenden Betrieb umschalten, dann sollte er weniger ziehen.
"Automotive" bedeutet diesbezüglich nun mal leider null, denn
wenige mA sind in jeglicher Art Automobile (nahe) nichts.
Das IC hätte aber schon auch einen dedizierten "ENABLE" Eingang,
um den absoluten Großteil - vor allem auch die Endstufe mitsamt
allen /anderen/ "Blindstromverlust"-Teilen (PCB & passives) dran
Man könnte einen 2. Regler vorsehen, der nur die 3,3V bereitstellt und den 12V Regler vom µC enablen.
Wie gesagt, eine verlustärmere Drossel könnte auch schon einiges bewirken.
und bekomme stabile 12V, aus denen ich
mit Leistungswiderständen auch mehrere Ampere herausziehen kann
Brauchst du das denn? Im Schaltplan sehe ich keinen 12V Verbraucher, der mehrere Ampere brauchen würde. Da hängt lediglich der Traco dran und die 12V gehen auf 2 Klemmleisten.
Falls du die Leistung wirklich brauchst: Gibt es den Verbraucher auch für 48V?
Falls nicht: Sind 2 Pfade eine Option? Einen kleinen Step-Down für die Elektronik, einen anderen für den Leistungsteil. Dann könnte dein µC (der wahrscheinlich auf einer anderen Platine sitzt?) den großen Step-Down aktivieren/deaktivieren.
Die andere Frage: Bei 48V denke ich immer an E-Bikes und ähnliches. Da sind wir ja mittlerweile bei 500Wh bis 2KWh....sind da 2W wirklich relevant/lohnt der Aufwand?
Schaltplan.png
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pcb.png
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