BD9615 (flyback) startet nicht zuverlässig

OP #8089317
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Hallo Leute!

Ich habe ein Problem mit dem BD9615 (PWM controller für einen Flyback-converter). Dieser startet manchmal, aber nicht immer (Schaltung, Layout, und Aufbau im Anhang).

Der Chip ist spezifiziert von 3.5V bis 60V. Diesen Bereich möchte ich möglichst ausnutzen. Ziel ist, 2 Rails zu erzeugen, 6V und 12V.

Der erste Part ist meine Startup-Schaltung. mit dem TL431 und dem Depletion-mosfet erzeuge ich hier eine stabile Startspannung für VCC vom Controller. Nachgemessen, dort liegen unabhängig von der Eingangsspannung Vin (von 7V bis 12V getestet) stabile 4.31V an. Dies sollte mehr als genug sein um den Controller zu starten. Sobald der Controller läuft und die Spannung weiter ansteigt, wird der TL431 den Mosfet abschalten, und ab dann versorgt sich der Flyback selber. Soweit der Plan.

Das klappt manchmal. Starte ich z.b. mit 7V Eingangsspannung und 200mA Strombegrenzung, steigt VCC langsam an (Kondensatorladekurve) und der IC startet. Gate fängt an zu takten, und am Ausgang bekomme ich sowohl 6V als auch 12V von den beiden Windungen.

Lasse ich den Eingangskondensator (33µF auf dem Bild) weg, startet der Konverter nicht. Erhöhe ich die Strombegrenzung meines Netzteils von 200mA auf 500mA, staret der Konverter auch nicht.

Startet nicht heißt hier: keine Gatepulse. Mosfet ist aus, aber er unternimmt keinen Startversuch mehr. Ich habe hier komplett einen DC-State. Gemessen: Vcc: 4.31V (über den 3.5V) Venable: 2.12V (über den 1.8V) Vref: 2.99V Vreg: 4.31V (also komplettes pass-through von VCC) SS: 0V Vrt: 0V Vfb: 0V Vcomp: 2.99V VGate: 0V OCP+ und OCP- sind <1mV, also 0.

Hier ein solcher "Fehlstart": Einschaltvorgang Fehler

Gelb = VStartup (VCC) Cyan = Ausgangsspannung 12V Rail Violett = Mosfet-Gate Blau = Eingangsspannung

Man sieht, sobald die Schwellenspannung überschritten wurde, schaltet der Chip kurz ein, gibt einen langen Puls (5ms, also recht viel Stromaufbau) auf den Mosfet. Sobald dieser abschaltet springt die Ausgangsspannung um 1V, danach ist Ruhe. Normalerweise sollte jetzt der Chip nach kurzer Zeit ein paar Pulse ausgeben, und damit die ganze Kette starten. Das passiert aber nicht, und VGate sitzt fest auf 0V, der Mosfet schaltet nie mehr ein. Sollte der Chip in eine Strombegrenzung rennen, startet dieser laut Datenblatt nach 20ms wieder.

Ab und zu klappt das starten fast. Hier bekomme ich einen Dauerpuls und nach 800ms (!) wechselt er in den normalen Schaltbetrieb: Einschaltvorgang

Ich sehe hier also das Labornetzteil in CC einbrechen (200mA Stromlimit), die Ausgangsspannung arbeitet sich langsam hoch, und kurz bevor er die 12V erreicht hat, stirbt mir der Ausgang weg. Ab diesem Punkt gibt es keine große Last mehr auf dem Netzteil (Idlestrom lauf Netzteil ca. 3mA), damit springt dann Vin auf 7V hoch (was ich eingestellt habe) und VStartup auf seine fixen 4.31V.

Danach unternimmt der Chip aber keinen Startversuch mehr: Einschaltvorgang langer Zeitraum Ich verstehe nicht warum.

Dass das Konzept generell funktioniert, habe ich getestet indem ich mal testweise den EN-Pin auf GND gezogen und wieder freigegeben habe. Jedes mal startet der Chip, gibt ein paar Pulse frei, und der Ausgang läd sich auf. Mache ich das ein paar mal "zündet" es irgentwann, und ich bekomme stabile Operation: Gate-Pulse Hier läuft der Chip, ohne Last im Cycle skip mode, und liefert ca. 12V, also alles wie gewünscht.

Was mich wundert: Der Chip sollte eigentlich von selber immer wieder Startversuche unternehmen. Nirgends im Blockdiagramm oder im Datenblatt finde ich einen Hinweis, dass er permament im Aus-zustand kleben bleibt. Ven steckt dann bei 2.12V fest (die anderen Spannungen siehe oben).

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Persönliche Seite #8089368
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Hallo Gotbread.

Gotbread schrieb:

Lasse ich den Eingangskondensator (33µF auf dem Bild) weg, startet der Konverter nicht. Erhöhe ich die Strombegrenzung meines Netzteils von 200mA auf 500mA, staret der Konverter auch nicht.

Auch wenn die beiden Sätze in der Kombination etwas sehr suggestiv sind.....Schnellschuss aus dem Bauch heraus und ohne das Datenblatt wirklich durchgelesen zu haben...

Vielleicht braucht das IC mehr Leistung für sich selber als gedacht. Dann bleibt ihm der Strom manchmal beim Starten weg, und er kommt in irgendeinen Modus, wo er auch keine weiteren Startversuche macht. Probiere doch mal einen größeren Eingangskondensator.

Ich hatte aber auch schon das Problem, dass das ein Schaltregler nicht startete, wenn ihm die Eingangsspannung zu langsam Anstieg.

Die beiden Sachen können sich eventuell gegenseitig bedingen.

Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

OP #8089681
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Bernd W. schrieb:

Ich hatte aber auch schon das Problem, dass das ein Schaltregler nicht startete, wenn ihm die Eingangsspannung zu langsam Anstieg.

Wie hast du das dann gelöst? Je nach Anwendung kann ich nicht immer garantieren dass ein gewisser Slope eingehalten wird. Und wenn die Schaltung dann in diesem Komazustand rumsitzt, ohne selber neuzustarten... dann habe ich ein Problem.

Harry R. schrieb:

Es wirkt, als hättest du mit der orangen Leitung FB und COMP hart verbunden. Oder ist (unten) noch was aufgetrennt & vertauscht?

Ja, das war ein Platinenfehler. Ich habe leider FB und COMP vertauscht, und musste das dann nachher auf der Platine fixen. Dafür hab ich unten die Leiterbahn durchtrennt und oben mit dem orangenen Draht verbunden. COMP und FB sehen weiterhin das Reglernetzwerk, aber der Spannungsteiler hängt jetzt an FB, nicht mehr an COMP. Muss ich in der nächsten Revision fixen.

H. H. schrieb:

Da fehlt das Klemmnetzwerk.

Du meinst für den Mosfet? Der kann bis 150V ab, aktuell teste ich mit 7V. Später kommt da noch ein Snubber hin, aber das erklärt ja nicht das Problem dass der IC nicht mehr muckt.

Peter K. schrieb:

C20 mit 1uF ist mMn zu klein - DS zeigt 10uF + 1uF am IC; auch SS ist im DS 10nF statt 100nF

Ich kann es nochmal mit 10µF extra probieren, Vstartup flattert ja schon etwas auf dem Oszi. Danach ist es aber wieder DC. Wenn der Softstart länger ist, sollte das doch eher helfen, da sich die Eingangsspannung früher stabilisieren kann?

Was mich am meisten stört, ist dass dieser Modus vom IC nicht erklärt ist im Datenblatt. Ich bin in einem DC-State, welcher sich eigentlich von selber lösen sollte, aber es passiert nichts. Überlege daher auf einen anderen Controller umzusteigen, z.b. LM34966 kam mir in den Sinn.

OP #8089687
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Aber wo weiche ich da ab? Versorgungsspannung (4.31V) ist im Bereich des Chips (3.5V bis 60V) Softstart sollte bei 100nF ca. 40ms betragen. Zusätzlich warnt das Datenblatt noch davor, den Css zu klein zu machen.

Das "Typical Application" Beispiel auf Seite 19 läuft auch mit 3.5V, hier ist Css sogar noch größer als der COMP-Kondensator (Faktor 3).

#8089689
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ich würde den EN verzögern, damit erst VCC stabil anliegt - in deinem Bild ist der erste H-Impuls schon nach 13ms und während VCC und VIN noch rampt - laut Timingdiagramm kommt der EN erst, wenn VCC stabil ist; (evt. hebelst du den SS aus)

2.) warum eigentlich die Kunstschaltung für VCC? kannst den nicht direkt mit Vin verbinden? evt. über 10R und eine TVS als Schutz

Persönliche Seite #8089733
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Hallo Gotbread.

Gotbread schrieb:

Bernd W. schrieb:

Ich hatte aber auch schon das Problem, dass das ein Schaltregler nicht startete, wenn ihm die Eingangsspannung zu langsam Anstieg.

Wie hast du das dann gelöst? Je nach Anwendung kann ich nicht immer garantieren dass ein gewisser Slope eingehalten wird. Und wenn die Schaltung dann in diesem Komazustand rumsitzt, ohne selber neuzustarten... dann habe ich ein Problem.

Je nach Fall. z.B. eine Schmidtriggerkonstruktion mit diskreten Transistoren, die erst ab einer bestimmten Eingangsspannung den Schaltregler hart zuschaltet. Ist sehr selten bei Schaltreglern auf IC Basis. Habe ich glaube ich die letzten 20 Jahre auch nicht mehr erlebt, passiert aber gelegentlich bei diskret aufgebauten Schaltreglern, z.B. Royer Konvertern.

Da fehlt das Klemmnetzwerk.

Du meinst für den Mosfet? Der kann bis 150V ab, aktuell teste ich mit 7V. Später kommt da noch ein Snubber hin, aber das erklärt ja nicht das Problem dass der IC nicht mehr muckt.

Wenn Du mit 7V testest, könnte ein Undervoltage lock out des ICs zugeschlagen haben.

7V war mal eine der typischen Spannungen dafür bei ICs aus dem Unitrode Umfeld/Legacy Bereich meine ich... In dem Fall würdest Du auf der Grenze herumhängen und mal gehts und mal nicht....

Allerdings bei einem 30V IC würde ich die Grenze für einen UVLO höher vermuten. Und andererseits soll er ja ab 3,5V laufen. Darum vermute ich eigentlich keinen fixen UVLO, sondern eine externe Konstruktion über einen Enable Eingang oder keinen oder eine Alternative über eine Strombegrenzung.

Mit freundlichem Gruß:

Bernd Wiebus alias dl1eic

http://www.dl0dg.de

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