Hallo, ich hoffe ich bin hier mit meiner Frage richtig. Konnte mich nicht so recht zwischen Analog, Platinen und HF entscheiden. Zu meiner Frage: Beim Layout von Schaltreglern versucht man ja, sich durch geschickte und kurze Leiterbahnführung möglichst WENIG Induktivitäten einzuhandeln (siehe z.B. http://www.lothar-miller.de/s9y/categories/40-Layout-Schaltregler ) um bei den Schaltvorgängen keine ungewollten Spannungsspikes am Ausgang zu haben. Nun sitzt aber im Ausgang (ich beziehe mich wieder auf den obigen Link) doch eine Induktivität mit in der Schaltung, deren Induktivität (in der Regel > 1 µH) doch wesentlich höher ist als das, was im gleichen Zweig durch die Leiterbahnführung (Faustformel 1 nH / mm) zustande kommt. Wieso ist die Leiterbahninduktivität störend (klar, V = L * dI / dt), aber die Ausgangsinduktivität ist es nicht? Wahrscheinlich eine dämliche Frage, aber das Brett vor dem Kopf sitzt verdammt fest...
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miko l. schrieb: > ich hoffe ich bin hier mit meiner Frage richtig. Konnte mich nicht so > recht zwischen Analog, Platinen und HF entscheiden. Ich hab's mal nach "Analog" geschoben, Spannungsregelung ist ein typisches Thema dort, auch mit schaltenden Reglern. > Wieso ist die Leiterbahninduktivität störend (klar, V = L * dI / dt), > aber die Ausgangsinduktivität ist es nicht? Leiterbahninduktivitäten in Reihe mit der Speicherdrossel stören überhaupt nicht. ;-) Allerdings gibt es genügend andere Stellen, bei denen man eben keinen zusätzlichen Spannungabfall bei Stromspitzen haben will, und dort muss man große Induktivitäten vermeiden. Das trifft natürlich ganz besonders auf den Massepfad zu.
miko l. schrieb: > Wieso ist die Leiterbahninduktivität störend (klar, V = L * dI / dt), > aber die Ausgangsinduktivität ist es nicht? Diese "Ausgangsinduktivität" ist nicht einfach irgendein "Filter", sondern ein Energiespeicher, der zuerst mal aus der Eingangsquelle "geladen" wird, um diese gespeicherte Energie später wieder abzugeben. Und wie schon erwähnt: dort stört eine zusätzliche Induktivität natürlich nicht (in anderen Pfaden durchaus), aber weil jeder der drei Stromkreise eine Spule ist, kann diese eine Wicklung auch ein Magnetfeld aussenden. Und das ist störend und sollte unterbunden werden. Und das geht natürlich nur mit möglichst kurzen Leitungen und kompakten Schleifen.
OK, war ich wohl doch verkehrt - danke fürs Verschieben! Jörg Wunsch schrieb: > Leiterbahninduktivitäten in Reihe mit der Speicherdrossel stören > überhaupt nicht. ;-) Und eben weil ich das eigentlich genauso sehe, verwirrt es mich ja :) In dem Link von Lothar Miller (aber auch in anderen Quellen) heißt es, dass u.a. der Leerlaufkreis keine große Schleife bilden soll. Unter dem Leerlaufkreis verstehe hier ich den Strompfad der beim Abschalten des Schalttransistors "aktiv" wird, also wenn die Speicherdrossel den "gespeicherten" Strom liefert, weil sie den Stromfluss aufrechterhalten will. Der Leerlaufkreis setzt sich zusammen aus Diode, Speicherdrossel und Ausgangskondensator (siehe im Link von Lothar Miller das zweite Bild, oranger Kreis). Ist die Leiterbahninduktivität in dem Kreis nicht eigentlich fast vollkommen egal (solange sie deutlich unter der Induktivität der Speicherdrossel liegt)?
Wie Lothar schon schrieb: entscheidend ist dort nicht so sehr die Induktivität selbst, sondern vielmehr die umschlossene Fläche, denn diese generiert ein Magnetfeld, das anderswo Störungen verursachen kann.
Da habe ich zu lange zum Tippen gebraucht, die letzten beiden Antworten hatte ich vorher noch nicht gesehen. Danke @Lothar und Jörg! Lothar Miller schrieb: > Und wie schon erwähnt: dort stört eine zusätzliche Induktivität > natürlich nicht (in anderen Pfaden durchaus), aber weil jeder der drei > Stromkreise eine Spule ist, kann diese eine Wicklung auch ein Magnetfeld > aussenden. Danke schonmal so weit! Ich muss zugeben, dass die Grundlagen über Magnetfelder bei mir etwas wackelig sind. Aber habe ich nicht ein größeres Magnetfeld, wenn ich die Induktivität in einem Stromkreis erhöhe? Was machen dann z.B. 50 nH mehr an Leiterbahninduktivität, wenn die Speicherdrossel bereits 10 µH hat? Ok, es gibt geschirmte Speicherdrosseln - oder wären eben genau diese die Antwort auf meine Frage? Oder kann ich davon ausgehen, dass die Feldlinien im Kern bleiben? Ich stehe irgendwo auf dem Schlauch.
miko l. schrieb: > Ok, es gibt geschirmte Speicherdrosseln - oder wären eben genau diese > die Antwort auf meine Frage? Oder kann ich davon ausgehen, dass die > Feldlinien im Kern bleiben? Genau dies tun sie bei einer geschirmten Drossel. Das will man auch schon deshalb, weil sich dann eine gute Packungsdichte ergibt.
miko l. schrieb: > In dem Link von Lothar Miller (aber auch in anderen Quellen) heißt es, > dass u.a. der Leerlaufkreis keine große Schleife bilden soll. > Der Leerlaufkreis setzt sich zusammen > aus Diode, Speicherdrossel und Ausgangskondensator (siehe im Link von > Lothar Miller das zweite Bild, oranger Kreis). > Ist die Leiterbahninduktivität in dem Kreis nicht eigentlich fast > vollkommen egal Kommt drauf an, wo im Stromkreis deine parasitäre Induktivität liegt. Zwischen Speicherdrossel und Ausgangs-C ist egal, denn hier fließt ja immer der gleiche Strom wie in der Speicherdrossel. Nicht egal ist z.B. die zwischen Diode und Ausgangs-C. Denn wenn die Speicherdrossel "aufgeladen" wird, fließt hier kein Strom. Beim Wechsel in die Entladephase fließt Strom und "lädt" jetzt die parasitäre Induktivität auf. Genau das willst du aber nicht. Du willst die Energie in den Ausgangs-C schieben und nicht in eine parasitäre Induktivität. XL
Danke für die Antworten! @Axel: So weit habe/hätte ich es jetzt auch verstanden. Der kritischste Schaltungsteil ist der, in der nur in einer der beiden Phasen (Schalter auf / Schalter zu) ein Strom fließt. Also Eingangs-C -> Regler -> Diode und über GND zurück. So habe ich es inzwischen auch in einer Application Note von TI gelesen. In dem Link zu Lothar Millers Seite oben ist der Teil als "Recovery-Pfad" bezeichnet. Mir ist nur weiter nicht klar, wieso bei einigen Quellen eben auch das Layout im "Leerlaufkreis", also Diode, Speicherdrossel und Ausgangskondensator, als sehr kritisch bezeichnet wird. Im Endeffekt hängt's bei mir noch an zwei Punkten: a) Ist ein kurzes Routing für den Recovery-Pfad nicht wesentlich wichtiger als für den Leerlaufkreis? b) Mir will nicht in den Kopf, wieso im Leerlaufkreis überhaupt auf besonders kompakte Anbindung geachtet werden muss. Was machen z.B. 50 nH mehr an Leiterbahninduktivität im Leerlaufkreis aus, wenn die Speicherdrossel bereits 10 µH hat? Es gibt ja auch Schaltregler, in denen keine geschirmte Speicherdrossel verwendet wird. P.S. Das soll hier bitte nicht besserwisserisch oder als Kritik an der Seite von Lothar aufgefasst werden, ganz im Gegenteil, dazu verstehe ich von der ganzen Materie viel zu wenig. Nachdem ich mit Hilfe der Ratschläge von Lothar Millers Seite inzwischen ein paar Regler erfolgreich aufgebaut habe, interessiert mich nur mal der Hintergrund! P.P.S. Schon wieder viel zu viel Text fabriziert...
Es geht im Leerlaufkreis nicht um irgendwelche zusätzlichen Leitungsinduktivitäten, sondern allein um die Windungsgröße dieser Leiterschleife. Denn in dieser Schleife fließt viel Strom und der erzeugt starke elektromagnetische Strahlung. Und beim Recovery-Pfad waren manchmal ein paar nH nicht schlecht, um die Flankensteilheit zu reduzieren und so nicht irgendwelche extrem hohen Frequenzen ins Spiel zu bringen.
Die Bezeichnung "Leerlaufkreis" ist nicht so besonders glücklich. In englisch-sprachiger Literatur wird meistens zwischen "active", "passive" und "common" unterschieden. "Common" ist der Pfad, der ständig von Strom durchflossen wird, also durch die Speicherdrossel. Dort hat man sowieso schon relativ viel Induktivität, deshalb ist hier die Leistungsinduktivität nicht so kritisch. "Active" ist der Strompfad, der nur dann bestromt ist, wenn der Transistor leitend ist. In diesem Fall bildet sich ein Stromkreis über active und common. "Passive" ist der Strompfad, der dann bestromt ist, wenn der Transistor nicht leitet; also die Freilaufdiode. Der Stromkries wird dann aus "passive" und "common" gebildet. Beim Schaltvorgang springt der Strom also von active nach passive, dadurch entsteht in active und passive jeweils ein großes di/dt. Deshalb sollten diese beiden Pfade möglichst wenig Induktivität haben. Das di/dt in common ist klein durch die Speicherdrossel. Es geht also nicht darum, den kompletten Stromkreis niederinduktiv zu machen, sondern nur die Teile des Stromkreises, in denen der Strom springt. Vielleicht hilft dir diese Erklärung fürs Verständis etwas weiter.
Hi Beim Buck Converter ist der Ausgangskreis und beim Boost Converter der Eingangskreis unkritisch. Der Strom muss hier durch die Spule und kann sich daher per Definition nicht schnell ändern. Keine hohe Stromsteilheit bedeutet keine hohe Spannung an den parasitären Induktivitäten, z.B. in der Massefläche. Das am meisten kritische ist das Entladen der Diodenkapazität durch den Schalttransistor. Hier entsteht eine sehr steile Stromänderung die an winzigen Induktivitäten hohe Spannungsspitzen erzeugt. Das gleiche gilt für die Phase, wenn wenn die Diode leitend wird. Daher ist es vor allem wichtig den Ausgangskondensator beim Boost Converter resp. den Eingangskondensator beim Buck Converter mit möglichst wenig Stromschleifenfläche verbunden zu haben, resp. einen zusätzlichen HF Kondensator einzuführen. Gruß Dieter
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