Ich versuche gerade einen Buck Wandler zu bauen. Dabei habe ich aus dem Datenblatt des Regel ICs die Applikcation Note nachgebaut. Dabei hat es ja einen Eingangs- und Ausgangselko. Nun meine Frage: Wie dimensioniert man diese? Beim Ausgangselko kann ich mir das noch halbwegs vorstellen: Mit ESR und C kann man sich ja den gewünschten Rippel basteln. Aber woher kommen die Werte für den Eingangselko?
anfänger schrieb: > Beim Ausgangselko kann ich mir das noch halbwegs vorstellen: > Mit ESR und C kann man sich ja den gewünschten Rippel basteln. Nicht unbedingt... Manche Regler brauchen einen bestimmten Ripple, damit sie prinzipiell funktionieren. Wie sieht deiner aus? > Aber woher kommen die Werte für den Eingangselko? So groß wie nötig, so klein wie möglich. > Dabei habe ich aus dem Datenblatt des Regel ICs die Applikcation Note > nachgebaut. Hast du auch die einschlägigen Rechner (TI webbench) und Simulationstools (LTSpice) angesehen?
Damit wir dir helfen können müßtest du das Geheimnis um deine Schaltung mal lüften. Welcher IC, Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Ausgangsstrom, also einfach die Sachen die du für die Auswahl des ICs genutzt hast.
Lothar Miller schrieb: >> Aber woher kommen die Werte für den Eingangselko? Der hängt hauptsächlich von deiner Energiequelle und deren Zuleitung ab. Ingo
Ingo schrieb: > Lothar Miller schrieb: >>> Aber woher kommen die Werte für den Eingangselko? > Der hängt hauptsächlich von deiner Energiequelle und deren Zuleitung ab. Würde dir empfehlen da etwas Platz zum Spielen experimentieren zu reservieren. Ingo
Google mal nach "Power_Stage_Designer_Tool_2.0" von Texas Instruments. Gratis, Portable-Applikation (muss nicht installiert werden)
Ingo schrieb: > Würde dir empfehlen da etwas Platz zum Spielen experimentieren zu > reservieren. Ich würde empfehlen, gar keinen Platz zu reservieren, sondern das Ding möglichst kompakt aufzubauen. Dazu immer wieder gern der Link auf die beteiligten Stromkreise: http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler
Lothar Miller schrieb: > Ich würde empfehlen, gar keinen Platz zu reservieren, sondern das Ding > möglichst kompakt aufzubauen Das hast du falsch verstanden, wenn ich einen KerKo in 1206 vorsehe hab ich was falsch gemacht. Auf der anderen Seite wissen wir noch immer keine Leistungen/Ströme. Ingo
Ingo schrieb: > wenn ich einen KerKo in 1206 vorsehe hab ich was falsch gemacht. Nicht unbedingt, denn du selber schreibst ja: > Auf der anderen Seite wissen wir noch immer keine Leistungen/Ströme. In einem Handy kann so ein 1206 schon fast zu groß sein... ;-) Also: >>>> Aber woher kommen die Werte für den Eingangselko? >>> So groß wie nötig, so klein wie möglich.
Mir geht es nicht darum,konkret für einen bestimmten Schaltkreis Elkos zu bestimmen. Mein Regler läuft ja ohne Probleme. Nur hab ich die Werte nicht berechnet, sondern aus einer application note. WEnn ich nun sowas aber selsbt aufbauen möchte, wie suche ich die Werte für die Elkos (besonders Eingangselko) aus? Was sind die Kriterien?
anfänger schrieb: > Was sind die Kriterien? Zuerst: ausreichend große Kapazität. Die muß so groß sein, dass der während der Einschaltphase fließende Strom entnommen werden kann. Du brauchst also die On-Zeit deines Reglers. Und dann: ein kleiner ESR, damit die Verluste im Kondensator gering bleiben.
Lothar Miller schrieb: > Zuerst: ausreichend große Kapazität. Die muß so groß sein, dass der > während der Einschaltphase fließende Strom entnommen werden kann. In der Einschaltphase sind alle Elkos erstmal leer, da kann man nichts entnehmen.
...wie ich hier (Beitrag "Schaltnetzteil Eingangselko") schon schrieb: "Beim Tiefsetzsteller (neudeutsch Buck-Switcher) fließen aus dem Eingangkondensator Pulsströme in Höhe des Ausgangsstromes wenn der Schalter zu ist (Laden der Spule) und 0, wenn der Schalter offen ist (Freilauf im Ausgangskreis). Man rechnet vereinfachend meist mit der Hälfte des Ausgangsstromes als Dimensionierungsgröße - der Kondensator muss Ströme deser Größenordnung vertragen (siehe Kondensator-Datenblatt). Auch zur Verringerung der Verluste empfehlen sich hier low-ESR Kondensatoren. Am Ausgang ist es wesentlich entspannter, denn dort liefert die Spule im Mittel ja den Laststrom. Der Kondensator muß nur den (je nach Dimensionierung) relativ kleinen Stromrippel überbrücken, braucht wegen der geringen Innenwiderstände der Schaltung dafür einen kleinen ESR um überhaupt wirksam zu sein. In den Datenblättern der Switcher-ICs findet man meist sehr gute Hinweise und Berechnungshilfen." @Kara Ben Nemesis: [ ] Du weißt wie Switcher funktionieren (und was man dort unter "Einschaltophase versteht)
Hallo Lothar, Lothar Miller schrieb: > Manche Regler brauchen einen bestimmten Ripple, damit sie prinzipiell > funktionieren. magst du das bitte näher erläutern? Unter Regler verstehe ich ein IC, dass die Ausgangsspannung des jeweiligen DCDC Wandlers konstant hält. Dabei gibt es zwei grundlegende Ansätze: Voltage mode control Current mode control Ich habe mich in der letzten Zeit stark mit Current mode control beschäftigt und keineswegs etwas über den Ausgangsripple beschäftigt. In Voltage mode control habe ich mich bisher nur theoretisch eingearbeitet, aber vom Prinzip her sollte diese Variante ebenfalls ohne Spannungsripple am Ausgang funktionieren. Meinen wir grundsätzlich unterschiedliche Dinge? Gruß, al3ko
> Nun meine Frage: Wie dimensioniert man diese? Die Kapazitätswerte nennt dir ja die SMPS Designsoftware je nach gewünschtemr Ripplespannung. Dann allerdings wirst du feststellen, daß die Strombelastung der Elkos das grosse Problem ist, zumindest bei "ernsthaften" Schaltreglern, also muß man manchmal grössere Elkos nehmen, oder auch mehrere parallel (oder eine andere Topologie). Und selbst wenn man den maximal laut Kondensatordatenblatt erlaubten Ripplestrom einhält, verlängert es die Lebensdauer der Gesamtschaltung wenn man deutlich drunter bleibt. > Manche Regler brauchen einen bestimmten Ripple, > damit sie prinzipiell funktionieren. Na ja, hysteretic control Hystereseregler, eher eine Rarität.
>Beim Tiefsetzsteller (neudeutsch Buck-Switcher) fließen aus dem >Eingangkondensator Pulsströme in Höhe des Ausgangsstromes wenn der >Schalter zu ist (Laden der Spule) und 0, wenn der Schalter offen ist >(Freilauf im Ausgangskreis). Und wieder falsch, 0 fließt niemals in(aus) dem Eingangskondensator. Denn wie sollte sonst ein Gleichgewicht herschen? Es fließt auch nicht der volle Drosselstrom aus dem Kondnesator, mal den Knoten ansehen. Das mit halbem Ausgangsstrom stimmt auch nicht bei jedem Dutycycle. Die Größe richtet sich hauptsächlich nach den EMV Anforderungen (also dem erlaubtem Ripplesspannung welche dann den störenden Ripplestrom in der Zuleitung verursacht)oder Anfoderungen der Quelle ab (Batterien haben Grenzwerte). Denn für die Funktion an sich reicht oft ein relativ kleiner Stützkondensator, aus dem der Fet den Strom zieht. Zum Ripple durch die Kondesaorumladung kommt noch der ESR Ripple hinzu (bei Elkos it meist nur dieser Ausschlageben). Im höheren Frequenzbereich und Leistungsbereich bleibt dann auch am ESL schon Spannung stehen, welche Stört. Die zweite bestimmende größe, wie schon erwähnt wurde, ist die RMS Belastung des Kondensators. Kann bei Elkos dazu führen, das mehre parallel notwendig sind. Oder man Filter den Eingang durch ein CLC oder LC Filter. Der erste Kondensator hat dann deutlich weniger Belastung als jener neben dem Fet, dadurch kann die Eingangsstufe dichter werden. Wandlerdaten helfen mehr zu sagen, bzw konkrete Tipps zu geben. Hystereseregler sind gerade jetzt wieder in, wo alles so "schnell" wird.. MFG Fralla
Kara Ben Nemsi schrieb: > In der Einschaltphase sind alle Elkos erstmal leer, da kann man nichts > entnehmen. Stefan Wimmer schrieb: > @Kara Ben Nemesis: > [ ] Du weißt wie Switcher funktionieren > (und was man dort unter "Einschaltphase versteht) Ich (und offenbar auch Andere) meinte die Einschaltphase des Schalters im Schaltwandler nach z.B. 3 oder auch 167 Minuten Betrieb. Bis dahin dürfte die Startupphase überwunden und der Elko soweit geladen sein, dass ein gewisses Gleichgewicht besteht...
Klarer wird es vielleicht, wenn man sich den Strom im Transistor genauer anschaut. Im eingeschalteten Zustand muss der den Strom durch die Drossel bereitstellen, im Freilauf fließt logischerweise kein Strom. Bei Synchronreglern kann das etwas anders aussehen, aber lassen wir den Fall mal weg. Also muss der Eingangskreis eigentlich nur im Einschaltzustand Strom liefern. Und wenn die Quelle diesen Strom liefern könnte und sich die restliche Schaltung dadurch nicht beeinflussen lässt, könnte man den Eingangskondensator theoretisch weglassen. In der Praxis braucht man ihn natürlich, um die Stromspitzen von Quelle und der restlichen Schaltung wegzuhalten. Ein Teil des Stromes im Einschalten wird jetzt also vom Eingangskondensator bereitgestellt. Wieviel das ist hängt von der Quellimpedanz, der Kapazität und ESR ab. Da sich die Quellimpedanz schlecht berechnen lässt (sie ist nicht nur von der Spannungsversorgung, sondern auch von den Leiterlängen und den restlichen verbauten C's abhängig), kann man auch den Kondensator kaum exakt bestimmen. Daher arbeitet man meistens mit Erfahrungswerten (nichts anderes sind die Angaben aus den Datenblättern). Wenn man sich mit diesem Wissen den Strom durch den Kondensator anschaut wird klar, dass er beim Einschalten immer einen rechnerisch nicht exakt bestimmbaren Anteil des Drosselstromes trägt. Da aus ihm Ladung entnommen wurde, muss er auch wieder aufgeladen werden, das geschieht dann in der Freilaufphase. Deshalb ist der Strom im Freilauf auch nicht Null.
In der Einschaltphase fließt einfach Drosselstrom minus Eingangsstrom AUS dem Kondensator. Im der Freilaufphase fließt nur der Eingangsstrom IN den Kondensator. Nur so herrscht ein Gleichgewicht der Ladung (A*s)und damit der eingeschwungene Zustand. In der Freilaufphase beim Buck fließt nie Strom AUS dem Kondensator, auch bei Synchronen Bucks nicht, da kann höchstens der Drosselstrom umdrehen, was nichts ändert. MFG
Fralla schrieb: > In der Einschaltphase fließt einfach Drosselstrom minus Eingangsstrom > AUS dem Kondensator. Im der Freilaufphase fließt nur der Eingangsstrom > IN den Kondensator. Nur so herrscht ein Gleichgewicht der Ladung > (A*s)und damit der eingeschwungene Zustand. Nichts anderes habe ich im Prinzip gesagt. Nur aus einer anderen Betrachtungsweise. Nach deiner Ausführung klingt es so, als wäre der Eingangsstrom die Ursache. Aber eigentlich ist es so, dass der Kondensator aufgeladen werden muss und dies einen Eingangsstrom bewirkt. Wäre kein Kondensator da, gäbe es auch keinen Eingangsstrom. Fralla schrieb: > In der Freilaufphase beim Buck fließt nie Strom AUS dem Kondensator, > auch bei Synchronen Bucks nicht, da kann höchstens der Drosselstrom > umdrehen, was nichts ändert. In diesem Fall fließt aber zusätzlicher Strom in den Kondensator zurück.
>Aber eigentlich ist es so, dass der >Kondensator aufgeladen werden muss und dies einen Eingangsstrom bewirkt. Der Kondensator mittelt den Strom und daher kann man dies so betrachten, das ein mittelerer Eingangsstrom in den Kondensator rinnt. Auch ohne Kondensator gibt einen Eingangsstrom, nur keinen Konstanten... >In diesem Fall fließt aber zusätzlicher Strom in den Kondensator zurück. Nicht während der Freilaufphase!
Fralla schrieb: > Auch ohne > Kondensator gibt einen Eingangsstrom, nur keinen Konstanten... Im Freilauf wäre dann dieser Strom 0. Es fließt dort lediglich der Ladestrom des Kondensators. Fralla schrieb: >>In diesem Fall fließt aber zusätzlicher Strom in den Kondensator zurück. > Nicht während der Freilaufphase! Davon hat keiner gesprochen. Bei einem Synchronwandler würde ich auch nicht von Freilauf sprechen.
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