Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Probleme mit dem Spannungsregler


von Carsten M. (ccp1con)


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Hallo Leute,

ich habe die Schaltung im Anhang aufgebaut und funzt auch ganz gut.
Zumindest eine Weile. Bis es dann den Spannungsregler aushebelt.
Der bekommt dann einen Kurzschluß zwischen input und output und der PIC 
stirbt dann durch die 12V. Normalerweise verbraucht der PIC so um die 
100 mA.

Ich bin nicht besonders gut wenns um Hardware geht. Könnt ihr mal bitte 
drüberschauen, ob die Schaltung so ok ist oder einen Kardinalfehler hat.

Bevor ich jetzt einen neuen Regler und Chip auflöte, bin ich für jeden 
Hinweis dankbar.

Gruß
Carsten

von M. B. (Firma: TH Nürnberg) (ohmen)


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Wo ist denn der 1uF aus dem Datenblatt geblieben?

von (prx) A. K. (prx)


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Wieso nimmst du überhaupt einen Ultra-Low-Dropout Regler für eine 
Ultra-High-Dropout Anwendung 12V=>3,3V?

von Carsten M. (ccp1con)


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@M.B.
Ja gute Frage, da kommt meine Unkenntnis ins Spiel.
Schau mal links unten da sind die externen Anschlüsse für zwei 330 uF.
Kann das als Ersatz gelten?

Denkst du dass das Fehlen dieses Kondensators problematisch ist?

von Carsten M. (ccp1con)


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@A.K.
Weil im Datenblatt steht, dass er das kann - Input 0..20V output 3,3V ?

von (prx) A. K. (prx)


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Carsten H. schrieb:

> Denkst du dass das Fehlen dieses Kondensators problematisch ist?

Ja. Low-Dropout-Regler ohne passendem Kondensator am Ausgang schwingen. 
Und zwar gehört da ein Low-ESR Kondensator dicht dran.

von Daniel H. (Firma: keine) (commander)


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1. Die ominösen 330µF reichen nicht als Ersatz, laut Datenblatt muss 
ganz klar ein 1µF zwischen 3.3V und GND

2. Nur weil er es kann heißt das nicht, dass es effizient ist. Die Frage 
ist auch, wieviel Strom du aus dem Ding ziehst. 12V Eingang bei 3.3V 
Ausgang bedeuten dass über dem Spannungsregler irgendwie 8.7V 
"verschwinden" müssen. Ziehst du jetzt 0.1A dann sind das immerhin schon 
870mW die der verbraten muss, damit dürfte der schon muckelig warm 
werden, ausgelegt ist er nur für maximal 2W.

von Carsten M. (ccp1con)


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@A.K.
Ich sehe gerade die 330er sind zwischen +12V und ground.
Also fehlt der C2 aus dem Datenblatt definitiv.
Werde mal einen dazwischen fummeln.

>Ja. Low-Dropout-Regler ohne passendem Kondensator am Ausgang schwingen.
Das Schwingen sollte aber lediglich negativ auf den Rest der Schaltung 
wirken nicht aber den Regler selber zerstören??

von (prx) A. K. (prx)


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Daniel H. schrieb:

> werden, ausgelegt ist er nur für maximal 2W.

Und diese 2W nur mit viel Kupferfläche.

von (prx) A. K. (prx)


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Carsten H. schrieb:

> Das Schwingen sollte aber lediglich negativ auf den Rest der Schaltung
> wirken nicht aber den Regler selber zerstören??

Wenn ein solcher Regler oszilliert, dann befindet er sich ausserhalb 
seiner normalen Betriebsbedingungen, weil das schlicht nicht vorgesehen 
ist. Was er dann macht kann man zwar wie hier experimentell 
herausfinden, aber nicht dem Datasheet entnehmen.

von Carsten M. (ccp1con)


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Ok ...

@Daniel
Ja er wird schon manchmal kuschelig warm. Habe es aber nicht weiter 
ernst genommen. auch kann es gut sein, dass mal mehr als 100 mA fließen.
Was gibts denn für Alternativen?

@A.K.
Wie gesagt, ich werden den Kondensator einbauen.

von Heinz (Gast)


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In welschem Betriebszustand ist dir das Teil den gestorben.
Ich gehe davon aus das du einen Motor angeschlossen hattest.
Kann es sein das der Fehler aufgetreten ist als du den Motor
abgeschaltet hast?

von Carsten M. (ccp1con)


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Hallo Heinz,

das kann ich leider nicht mehr genau sagen, denn eigentlich habe ich es 
erst gemerkt als sich dann auch der zweite PIC verabschiedet hat.

Könnte aber sein. Was ist Deine Vermutung? Ja Motor ist dran.

von Martin (Gast)


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Carsten H. schrieb:
> Was gibts denn für Alternativen?

Schaltregler.

von robibauer (Gast)


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Ich weiß nicht, ob die Rückkopplung über 47k Widerstände an die Pin2-4 
so gut ist. Es könnten hohe negative wie auch positive Spannungen 
entstehen, die trotz Widerstände den MC zerstören könnten.

Versuche mit Kondensatoren, Dioden, und z-Dioden die Eingangsspannung 
auf den für den MC spezifizierte Spannung zu begrenzen. Wie genau, hängt 
davon ab, was du mit der Rückkopplung bezweckst.

von Carsten M. (ccp1con)


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Hallo Robibauer,

sicherlich ist das nicht optimal, aber hat bisher zu keinen Problemen 
geführt.
Es ist nämlich so, dass erst der Spannungsregler das Zeitliche segnet 
und dann den MC mit in den Abgrund reißt.
Obwohl sich die Sacher sehr merkwürdig verhält. Wieso geht der Regler 
derart kaputt, dass er Input und Output kurzschließt. Ich dachte, wenn 
etwas durchbrennt wird die Verbindung getrennt. Naja ...

Über die 47k Widerstäde sieht der MC das zero crossing und kann den 
Motor entsprechend kommutieren. Klappt auch schon gut, wie ich oben 
erwähnt habe.

von (prx) A. K. (prx)


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Carsten H. schrieb:

> Obwohl sich die Sacher sehr merkwürdig verhält. Wieso geht der Regler
> derart kaputt, dass er Input und Output kurzschließt.

Das ist das übliche Fehlerbild bei Linearreglern. Ein defekter 
Leistungstransistor reicht den Eingang ungebremst auf den Ausgang durch.

von Carsten M. (ccp1con)


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Ok dann bin ich ja beruhigt ... :-))

Danke

von John B. (johnbauer)


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Martin schrieb:
> Carsten H. schrieb:
>> Was gibts denn für Alternativen?
>
> Schaltregler.

Conrad  Best.-Nr.: 156671

von Carsten M. (ccp1con)


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Danke John,

den gibts nicht zufällig auch in SMD?

von Carsten M. (ccp1con)


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Ich nochmal ...

Ich habe jetzt nochmal gemessen (ohne Motor, mit 1uF als C2):

12 V Eingang
3,3 V Ausgang
53 mA Strom
kein ripple auf Eingang oder Ausgang zu sehen
39 °C LDO
42 °C der PIC

Klar, ist es sicherlich nicht die günstigste Dimensionierung gewesen.
Aber wenn ich das so ansehe kann ich kaum glauben, dass der ZLDO330 
wegen Überlastung stirbt. Zumindest nicht unter diesen Bedinungen!?

Inwieweit kann falsches Steuern der MosFets den Regler zerstören?
Was ist mit der Andeutung von Heinz. Ausschalten und Motor dreht weiter!

Was sagen die Gelehrten dazu?

von Konrad S. (maybee)


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Hm! Also wenn da ein Motor dranhängt, dann würden ein paar Dioden, wie 
sie z.B. hier
http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/l293.pdf
auf Seite 2, links, zu sehen sind, wesentlich zur Lebensdauer der 
Komponenten beitragen: Jede Leitung wird so abgesichert, dass sie nicht 
negativer als GND wird und nicht positiver als deine +12V.

von (prx) A. K. (prx)


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Konrad S. schrieb:

> Hm! Also wenn da ein Motor dranhängt, dann würden ein paar Dioden, wie
> sie z.B. hier

Die sind drin. In den MOSFETs. Sind vielleicht nicht die bestmöglichen 
Typen, aber immerhin.

Ich frage mich eher, was aus den 12V wird, wenn die leiten.

von Carsten M. (ccp1con)


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Ja wie schon von A.K. gesagt, beide Typen MOSFets sind mit sogenannten 
free wheeling diodes ausgestattet. Zusätzlich benutze ich complementary 
PWM, so dass die Dioden sogar durch den FET überbrückt werden, wenn 
nötig.

>Ich frage mich eher, was aus den 12V wird, wenn die leiten.

Verstehe ich nicht - kannst Du Deinen Gedanken bitte ausführen! :-)

von Carsten M. (ccp1con)


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Das wird wohl auch aktiver Freilauf genannt.

von (prx) A. K. (prx)


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Carsten H. schrieb:

> Verstehe ich nicht - kannst Du Deinen Gedanken bitte ausführen! :-)

Ein Motor kann ggf. zum Generator werden und die 12V-Versorgung etwas 
"boosten". Wenn man nichts dagegen unternimmt.

von Konrad S. (maybee)


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A. K. schrieb:
> Ein Motor kann ggf. zum Generator werden und die 12V-Versorgung etwas
> "boosten". Wenn man nichts dagegen unternimmt.

... und mehr als 20V auf die Leitung legen, die für den Spannungsregler 
den Eingang darstellt?

von Carsten M. (ccp1con)


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Ok das könnte ein Problem sein. Obwohl ich einwenden muß der Regler kann 
20V ab. Zumindest laut Datenblatt und ob der Motor mit Luftschraube 
gebremst als Generator nach dem Ausschalten wirklich noch 20 V erzeugt 
kann ich mir schlecht vorstellen.

Bisher habe ich auch schon mal einfach den Schalter umgelegt und der 
Motor hat weitergedreht. Ich werde mal versuchen den Motor auf 0 U/min 
runter zu fahren un dann erst aus zuschalten.

Schon komisch. Ich habe heute Stundelang experimentiert und nichts ist 
passiert. Aber ich bin mir sicher irgendwann beim nächsten Einschalten 
qualmt es wieder.

von Heinz (Gast)


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Hallo Carsten,
ich nehme mal an das du deinen Versuchsaufbau an einem NG betreibst
(die spielchen habe ich auch schon hinter mir), normal, machen
viele so. Wenn deine Software einigermaßen so ist wie sie sein soll,
solltest du mal in dem Moment in dem der Motor gebremst wird deine
Eingangsspannung messen (einfaches Messgerät mit HOLD wäre gut).
Wenn meine Vermutung richtig ist wird die weit über 20V liegen,
was zum sterben deines Spannungsreglers führt. Wie gesagt, ich
hatte mal ähnliche Erfahrungen gesammelt, bei mir ging beim
Bremsvorgang die Klemmenspannung von eingestellten 10V auf über 30V.
Wie hoch die Überhöhung ist kommt auf den Motor an.

von Carsten M. (ccp1con)


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Danke Heinz für diese Anregung.
Werde ich gleich austesten.

Eine Frage, wenn du schreibst "beim Bremsen" meinst du dann wirkliches 
aktives bremsen mittels Gegensteuern oder tritt der Effekt auch schon 
auf, wenn ich nur den Duty Cycle verringere und der Motor dadurch 
langsamer wird? Und wie du sagtes - es hängt viel vim Motor ab. Ich habe 
so einen kleinen Roxxy 2850. Bin mal gespannt.

Ähm was isn än NG? Neigungs... irgendwas
Falls ja - ich bin noch nicht soweit. Habe erst einen Motor 
angeschlossen.

von Heinz (Gast)


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Hallo Carsten,
zur ersten Frage: Bremsen, beim aktiven Bremsen
(Software) ist der Effekt extrem, bei Motoren die Leistung
umsetzen können, da die Rede ist von Luftschraube bin ich schon
von Modellbau Motoren ausgegangen, ich muss aber gestehen den, den
du da angbst kenne ich nicht, werde mir mal die Daten besorgen.
Frage zwei: NG einfach Netzgerät. Noch nicht so weit zu sein
macht nichts, ich glaube das hier genug Leute sind die dazu
beitragen können das zu ändern (damit meine ich nicht nur mich)
bei mir sind die Aktivitäten mit BLDC schon etwas her, aber so
alles vergisst man halt doch nicht.
Der angesprochene Effekt tritt aber auch dann auf wenn du nicht
aktiv bremst sondern schnell von etwas höheren Drehzahlen auf
Drehzahl null gehst, hier arbeitet dein Motor tatsächlich als
Generator, messe das mal bitte nach, kannst ja mal laut
geben was babei heraus gekommen ist. Ich schau derweil mal in meinen
alten Sachen nach was da noch so alles war.
Aber schon mal einen hinweis vorweg, von ST gibt es Low Droper die
bei Überhöhung des Einganges nicht gleich sterben, die schalten einfach
nur ab.
Was mir aber aufgefallen ist, du versorgst deinen PIC mit 3,3 V,
das ist gleichzeit auch der Pegel(geringfügig weniger) für die
Ansteuerung der Fet´s (LowSide) das finde ich eigentlich etwas flach.
Es handelt sich bei diesem Typ zwar um einen Logic Level aber
meine Erfahrung mit so niedrigen Gatespannungen waren nicht
berauchend, da wäre es eine Überlegung wert ein anderes System in
betracht zu ziehen.
Ich hätte aber auch noch Fragen, hast du ein Oszi zum messen, würde 
extrem helfen, für welchen Spannungsbereich möchtest Du dein Projekt 
auslegen,
nur für 12V oder von xx - xx Volt? und was wäre deine Vorstellung
was die Leistung angeht?

von Carsten M. (ccp1con)


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>Was mir aber aufgefallen ist, du versorgst deinen PIC mit 3,3 V,
>das ist gleichzeitig auch der Pegel(geringfügig weniger) für die
>Ansteuerung der Fet´s (LowSide) das finde ich eigentlich etwas flach.

Anfangs war alles auf 5 Volt ausgelegt. Bis ich dann zwei Sachen 
realisiert habe: Erstens der PIC zieht bei 16 MHz ein Haufen Strom und 
wird ziemlich warm (alte Technologie sagt Microchip) und Zweitens Läuft 
der I2C master mit 3,3 Volt (habe ich doch glatt übersehen).
Deswegen habe ich es einfach mal mit 3,3 V probiert. Ein kurzer erstere 
Test hat ergeben, dass der Strom, den der Motor zieht nicht wesentlich 
gestiegen ist und die FETs auch nicht heiß geworden sind.
Daraus schließe ich einfach mal, dass die FETs gut genug durchschalten. 
Oder?

>hast du ein Oszi zum messen,
Habe ich. Son USB Vorschalte Oszi DSO-2090.
Vollkommen einverstanden: sehr hilfreich. Ich hätte den BLDC Controller 
nie zum Laufen bekommen ohne.

>Spannungsbereich und Leistung
Da der BLDC Controller mal einen von vier Motoren des Quattrokopters 
steuern soll habe ich nur eine Spannung von 11,1 V vom Akku.
Ich hoffe, dass der Controller sparsam mit dem Strom umgeht und rechne 
mit max. 3A per Motor zum Abheben.

Gruß

von Heinz (Gast)


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Wie sieht denn deine Versorgungsspannung auf deinem Oszi aus.
Schau da mal bitte genau hin, am besten am Eingang deines
Spannungsreglers und die Ausgangangsspannung des
Spannungsreglers ist auch nicht uninterresant. Wie sehen die aus?

von Carsten M. (ccp1con)


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Also ich kann jetzt mit großer Bestimmtheit sagen, dass nur das abrupte 
Ausschalten der Stromversorgung bei laufendem Motor den Regler getötet 
hat.
Seitdem ich erst die Drehzahl auf fast null runterfahre und dann 
ausschalte, passiert nichts mehr.

Aber der Regler wird natürlich gut warm 45-50 °C schätze ich bei nur 90 
mA. Leider habe ich die Leiterplatte so entworfen, dass gleich zwei 
Controller über einen LDO versorgt werden sollen. Das überlebt er so 
nicht.

>Wieso nimmst du überhaupt einen Ultra-Low-Dropout Regler für eine
>Ultra-High-Dropout Anwendung 12V=>3,3V?

Ich habe auf dem Board noch einen LDO Regler für 5V (11V auf 5V)
würde sich die Situation verbessern, wenn ich die 5V als Input für den 
3,3V LDO nehme? Am Ende ist es sicherlich egal, dann wird die Hitze nur 
auf zwei Regler verteilt - könnte aber die entscheidende Hilfe sein!?

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