Guten Tag, ich möchte mit dem LT1073 aus 5V etwa 24V erzeugen. Jetzt habe ich mal auf Anregung die Schaltung simuliert und komme bei meinen Anforderungen auf eine Stromaufnahme von 0,25-0,75A im eingeschwungenen Zustand bei 50kHz. Jetzt frage ich mich, ob mir diese Schwankungen nicht meine ganze Betriebsspannung auf der Leiterplatte versauen werden und falls ja, wie dem sinnvoll entgegengewirkt werden kann. Ist das überhaupt relevant? Grüße M. Schwaikert
Mach mal eine Drossel 10 - 100µ vor den Regler evtl. reicht bei größerem Eingangs C auch ein kleiner Widerstand. Stefan
>Ist das überhaupt relevant
Woher sollen wir das wissen? Denn wir wissen ja nicht, wozu Du die 24V
überhaupt brauchst, ob es dabei auf hohe Qualität ankommt (wieviel
Ripple, sonstige Störungen), wie Du den Schaltregler aufbaust
(Masseführung) usw.
Ich spezifiziere: Die 24V sind eigentlich ein reiner Potentialanschluss für ein VFD. Bei 12V fließen da etwa 5mA, daher sind 10mA bei 24V wohl durchaus realistisch. Da kommt es nicht unbedingt auf Sauberkeit der Spannung an. Ich will nur keinen Sender bauen. Bzgl. Leiterbahnführung habe ich mir auch schon einige Gedanken gemacht (Lothar Miller hat da mal auf einen guten Artikel verlinkt). Viel eher ging es mir darum, dass der Schaltregler keine konstante Stromaufnahme hat. Da Leiterbahnen zwangsläufig einen endlichen ohmschen Widerstand haben, müssten die erzeugten Spannungsabfälle Störungen in die Versorgungsspannung bringen, die dann andere Bauteile stören könnten. Deshalb habe ich gestern mal ein bisschen in Spice simuliert und recht katastrophale Ergenisse bekommen, nur leider nicht gespeichert. Heute habe ich versucht, die Ergebnisse zu reproduzieren, und eine astreine, störungsfreie Spannung am Ein- und Ausgang erhalten (was bei 1A Last an einer 10nH Spule und 10µF Kondensator kaum sein kann).
Na dann beherzige schön die Hinweise von Lothar Miller. Gute Leiterführung ist bei Schaltreglern das A und O, wenn die Störungen nicht zu groß werden sollen, Extra Bufferung ist da dann nicht mehr nötig (vor allem, wenn Deine VFD keine subersaubere Spannung brauchen). Extra Buffer-Cs blocken nur die leitungsgebundenen Störungen nach ausen hin ab. Aber wenn die ganze Reglerschaltung bereits ein häßlicher Drahtverhau ist, dann bekommste damit nicht die EMV-Probleme weg, die durch Ausstrahlung direkt aus der Schaltung heraus verursacht werden.
Jens G. schrieb: > Extra Buffer-Cs blocken nur die leitungsgebundenen Störungen nach ausen > hin ab. Ich hab's so verstanden, als ob er genau das will - also die Störungen, die durch die schwankende Stromaufnahme des Regler herrühren.
Jupp, genau das war mein Ansinnen. Was hinten raus kommt, ist mit 440µF recht ordentlich abgestützt. Mir geht es um die Stromspitzen am Eingang, die der Regler verursacht.
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Schaltregler.png
18 KB
So, im Anhang mal meine Simulationsergebnisse. Zu Beachten wäre noch, dass der Serienwiderstand der Spule jetzt mal mit 1 Ohm angegeben ist. Ich denke, dass die Spule ebenso zu klein ist, da mehr als 20-30mA die Ausgangsspannung zusammenbrechen lassen. Der rote Graph ist die Stromaufnahme der Schaltung. Wie stark wird jetzt diese die Spannung der restlichen Schaltung versauen? Auf der Platine ist kein extra Spannungsregler mehr verbaut, die +5V kommen vom PC-Netzteil nach ATX Standard.
Martin Schwaikert schrieb: > Mir geht es um die Stromspitzen am Eingang, > die der Regler verursacht. Was macht denn ein Regler? Er steuert doch nur einen Ausgangstransistor mit PWM an. Je nach dem Tastverhältnis der PWM könnte sich am Eingang ein unterschiedliches Oberwellenspektrum ergeben. Das kann man bestimmt mit einem Pi-Filter C-L-C gut abfiltern. Bei der hohen Frequenz dürften sich auch die Bauteildimensionen etwas in Grenzen halten.
>> So, im Anhang mal meine Simulationsergebnisse. Mach in Reihe zur Spannungsquelle eine Drossel und dahinter gegen GND einen Kondensator. >> Wie stark wird jetzt diese die Spannung der restlichen Schaltung >> versauen? Wenn Rser = .1 realistisch sind könnte man für einen groben Überblick ja mal die Spannung plotten. Man kann natürlich auch raten. prinipiell wäre evtl. auch ein Blick in das Datenblatt ratsam : The device can easily be configured as a step-up or stepdown converter, although for most step-down applicationsor input sources greater than 3V, the LT1173 is recommended. @ferkes-willem mit PWM hat das hier weniger zu tun: When FB drops below 212mV, A1 switches on the 19kHz oscillator. ... The oscillator is set internally for 38ms ON time and 15ms OFF time >> Das kann man bestimmt mit einem Pi-Filter C-L-C gut abfiltern. Wobei man annehmen könnte das ein ATX Netzteil schon mit einem C abgeschlossen ist und somit ein LC Filter (evtl. RC Filter) ausreicht. Stefan
der LT1073 ist für deine Anwendung nicht ideal. nebenbei betreibst du die Diode außerhalb ihrer Spezifikation (die 30V werden in meiner SImulation überschritten). Aber dein hauptproblem ist: Dir fehlt neben der Spule das wichtigste Bauteil des Wandlers: Der Stützkondensator am Eingang! genau dieser Kondesator bildet mit dem Schaltregler und der Drossel den kritischen Strompfad, der sauber/eng gelayoutet werden muss.
Martin Schwaikert schrieb: > die +5V kommen vom > PC-Netzteil nach ATX Standard. Dann spricht eigentlich nichts dagegen, den Schaltregler aus den 12V statt aus den 5 Volt zu speisen. Damit wäre die Schaltung gut entkoppelt vom Rest. Ein wenig filtern und die Stromaufnahme des Reglers sinkt auch deutlich.
Michael Reinelt schrieb: > der LT1073 ist für deine Anwendung nicht ideal. nebenbei betreibst du > die Diode außerhalb ihrer Spezifikation (die 30V werden in meiner > SImulation überschritten). Der LT1073 wurde von einem anderen Forenteilnehmer für das VFD eingesetzt und erwies sich als funktional. Dem habe ich einfach mal Glauben geschenkt. Die Diode wird im Datenblatt des LT sogar empfohlen. > Aber dein hauptproblem ist: Dir fehlt neben der Spule das wichtigste > Bauteil des Wandlers: Der Stützkondensator am Eingang! Genau das dachte ich mir eben auch. In der Typical Application Note im Datenblatt wird hierauf allerdings verzichtet. Und das kam mir im Anbetracht der vergleichsweise hohen Stromspitzen verdächtig vor. > genau dieser Kondesator bildet mit dem Schaltregler und der Drossel den > kritischen Strompfad, der sauber/eng gelayoutet werden muss. Reicht dann ein Stützkondensator am Eingang bereits aus, um eine Glättung zu erwirken, oder sollte man ein richtiges Filter am Eingang platzieren? Matthias Sch. schrieb: > Dann spricht eigentlich nichts dagegen, den Schaltregler aus den 12V > statt aus den 5 Volt zu speisen. Damit wäre die Schaltung gut entkoppelt > vom Rest. Ein wenig filtern und die Stromaufnahme des Reglers sinkt auch > deutlich. Dann müsste ich dennoch die Leiterbahnen durch das Layout führen und hätte somit das Problem von Einstreuungen nicht verhindert. Außerdem soll die Schaltung vorerst nur mit 5V laufen. Mein Netzteil, dass mir die zweite Spannung erzeugen kann, ist über den Jordan gegangen.
Klingt mir alles sehr theoretisch hier, wie wäre es mal mit "probieren geht über studieren". Prototyp bauen, schauen wie schlecht die Spannung ist und dann schauen was man wirklich braucht.
Student schrieb: > Klingt mir alles sehr theoretisch hier, wie wäre es mal mit "probieren > geht über studieren". Prototyp bauen, schauen wie schlecht die Spannung > ist und dann schauen was man wirklich braucht. Mir fällt da spontan der Spurch unseres ST-Professors sein: Bevor man etwas simuliert oder aufbaut, sollte man schon wissen, welche Ergebnisse zu erwarten sind. Die Schaltung kostet aufgebaut etwa 30-40 Euro. Da baue ich nicht einfach mal auf, um zu sehen, dass es nicht funktioniert.
Martin Schwaikert schrieb: > Mir fällt da spontan der Spurch unseres ST-Professors sein: Bevor man > etwas simuliert oder aufbaut, sollte man schon wissen, welche Ergebnisse > zu erwarten sind. Die Schaltung kostet aufgebaut etwa 30-40 Euro. Da > baue ich nicht einfach mal auf, um zu sehen, dass es nicht funktioniert. Da hier das Layout eine entscheidene Rolle spielt, müsste auch das Layout simuliert werden.
@Martin > Der LT1073 wurde von einem anderen Forenteilnehmer für das VFD > eingesetzt und erwies sich als funktional. Der LT1073 ist gut geeignet, wenns um sehr geringe Eingangsspannungen geht (z.B. um aus einer 1.2V NiMH-Zelle 5V zu machen). Dafür verwende ich ihn auch gerne. Wenn eh schon höhere Spannungen vorliegen, bin ich eher beim 1373. > Die Diode wird im Datenblatt des LT sogar empfohlen. Vorsicht: Die Auswahl der Diode wird (neben dem Strom) auch von der Ausgangsspannung definiert. Du solltest also nicht ein 1.2V => 5V Beispiel einfach ummünzen auf 5V => 24V Nachdem du eh das SwitcherCAD / LTSpice verwendest, schau dir die Spannungen an der Diode nach erfolgter Simulation mal an (Rechtsklick auf die Diode, da solltest dann "peak reverse voltage" sehen) Apropos SwitcherCAD: Wenn du noch eine alte Version hast (SwCAD III) dann hat die einen sehr praktischen "Switch Selector Guide". Du gibts nur mehr Eingansspannungsbereich, Ausgangsspannung und -strom ein, und er schlägt dir verschiedene fertig dimensionierte Schaltungen vor. > In der Typical Application Note im > Datenblatt wird hierauf allerdings verzichtet. Und das kam mir im > Anbetracht der vergleichsweise hohen Stromspitzen verdächtig vor. auch hier Vorsicht: viele der beispiele beziehen sich auf Batterie- oder Akku-Versorgung, aber selbst hier würde ich nciht auf den Kondensator verzichten. bei "normaler" Versorgung, wo auch noch was anderes dranhängt, ist der Kondensator pflicht, und in den Beispiel-Schaltungen auch überall vorhanden. ESR ist hier auch extrem wichtig, versuch einen Low-ESR-Typen zu bekommen. > Reicht dann ein Stützkondensator am Eingang bereits aus, um eine > Glättung zu erwirken, oder sollte man ein richtiges Filter am Eingang > platzieren? Hat bei mir immer gereicht.
Michael Reinelt schrieb: > @Martin > >> Der LT1073 wurde von einem anderen Forenteilnehmer für das VFD >> eingesetzt und erwies sich als funktional. > > Der LT1073 ist gut geeignet, wenns um sehr geringe Eingangsspannungen > geht (z.B. um aus einer 1.2V NiMH-Zelle 5V zu machen). Dafür verwende > ich ihn auch gerne. Wenn eh schon höhere Spannungen vorliegen, bin ich > eher beim 1373. Pah! Der 1373 ist ja ganz schön teuer! >> Die Diode wird im Datenblatt des LT sogar empfohlen. > Vorsicht: Die Auswahl der Diode wird (neben dem Strom) auch von der > Ausgangsspannung definiert. Du solltest also nicht ein 1.2V => 5V > Beispiel einfach ummünzen auf 5V => 24V Ist eigentlich klar. Hab das - wie gesagt - so übernommen: Beitrag "Re: DVD Player VFD recyclen" > Nachdem du eh das SwitcherCAD / LTSpice verwendest, schau dir die > Spannungen an der Diode nach erfolgter Simulation mal an (Rechtsklick > auf die Diode, da solltest dann "peak reverse voltage" sehen) Also ich komme ganz knapp an die 30V hin. Das stimmt, das ist ein wenig eng. Dann wäre die 1N5819 wohl besser geeignet (40V). > Apropos SwitcherCAD: Wenn du noch eine alte Version hast (SwCAD III) > dann hat die einen sehr praktischen "Switch Selector Guide". Du gibts > nur mehr Eingansspannungsbereich, Ausgangsspannung und -strom ein, und > er schlägt dir verschiedene fertig dimensionierte Schaltungen vor. Leider nicht. Hab nur die aktuelle LTSpice Version von Linear. >> In der Typical Application Note im >> Datenblatt wird hierauf allerdings verzichtet. Und das kam mir im >> Anbetracht der vergleichsweise hohen Stromspitzen verdächtig vor. > > auch hier Vorsicht: viele der beispiele beziehen sich auf Batterie- oder > Akku-Versorgung, aber selbst hier würde ich nciht auf den Kondensator > verzichten. bei "normaler" Versorgung, wo auch noch was anderes > dranhängt, ist der Kondensator pflicht, und in den Beispiel-Schaltungen > auch überall vorhanden. Mit 220µF bekomme ich 90mA Schwankungen. Was wäre denn bei einer Rückwirkung auf den restlichen Digitalteil der Schaltung vertretbar? > ESR ist hier auch extrem wichtig, versuch einen Low-ESR-Typen zu > bekommen. Ja, das ist klar. >> Reicht dann ein Stützkondensator am Eingang bereits aus, um eine >> Glättung zu erwirken, oder sollte man ein richtiges Filter am Eingang >> platzieren? > > Hat bei mir immer gereicht. Also die 19kHz bekomme ich mit nem Butterwoth-Filter 3ter Ordnung recht gut raus. Ich erhalte dann allerdings ein Schwingen auf etwa 300Hz mit immerhin 200mA Amplitude. So recht begeistert mich das auch nicht. Ich kann doch keine 22000µF am Eingang hängen?!
> Pah! Der 1373 ist ja ganz schön teuer! Echt? LT1073 € 5,72 LT1373 € 8,97 (Preise von RS) >> Apropos SwitcherCAD: Wenn du noch eine alte Version hast (SwCAD III) >> dann hat die einen sehr praktischen "Switch Selector Guide". Du gibts >> nur mehr Eingansspannungsbereich, Ausgangsspannung und -strom ein, und >> er schlägt dir verschiedene fertig dimensionierte Schaltungen vor. > > Leider nicht. Hab nur die aktuelle LTSpice Version von Linear. Ich kann dir gern ein paar Schaltungen zukommen lassen > Mit 220µF bekomme ich 90mA Schwankungen. Was wäre denn bei einer > Rückwirkung auf den restlichen Digitalteil der Schaltung vertretbar? Sei kein Mädchen. Strom ist erstmal wurscht. Interessant ist der Ripple den du produzierst, und der hängt vom Innenwiderstand deiner Spannungsquelle ab. Wenn du den abschätzen kannst, gib ihn im SwCAD ein, und schau wie die Spannung schwankt. Und u wirst erkennen - es ist wurscht. > Also die 19kHz bekomme ich mit nem Butterwoth-Filter 3ter Ordnung recht > gut raus. Ich erhalte dann allerdings ein Schwingen auf etwa 300Hz mit > immerhin 200mA Amplitude. So recht begeistert mich das auch nicht. Ich > kann doch keine 22000µF am Eingang hängen?! Ach vergiss doch das butterbrot. Die 300 Hz die du siehst kommen vom "Burst Mode". Die Last am Ausgang ist so geringt, dass der LT gar nicht so wenig Taktverhältnis einstellen kann, damit die Spannung nicht steigt. Deswegen fängt er an zu "bursten". Entweder drehst du an den Parametern (Spule?) oder du fügst eine künstliche Last hinzu, damit der LT im Continuous Mode bleibt. nebenbei: dein Ausgangs-C ist hoffnungslos überdimensioniert. 10u sollten dicke reichen. Ich würd sogar 1000nF kerko riskieren.
Du scheint ja zu wissen, wovon Du redest :) Michael Reinelt schrieb: >> Pah! Der 1373 ist ja ganz schön teuer! > > Echt? > LT1073 € 5,72 > LT1373 € 8,97 > > (Preise von RS) Genau da hatte ich geschaut. Mit Steuer ist der 1373 bald doppelt so teuer. > >>> Apropos SwitcherCAD: Wenn du noch eine alte Version hast (SwCAD III) >>> dann hat die einen sehr praktischen "Switch Selector Guide". Du gibts >>> nur mehr Eingansspannungsbereich, Ausgangsspannung und -strom ein, und >>> er schlägt dir verschiedene fertig dimensionierte Schaltungen vor. >> >> Leider nicht. Hab nur die aktuelle LTSpice Version von Linear. > > Ich kann dir gern ein paar Schaltungen zukommen lassen Das wäre nett. Nachdem ich heut die Digikey-Sammelbestellung verpasst habe, kann ich auch noch ein wenig mehr Zeit investieren. >> Mit 220µF bekomme ich 90mA Schwankungen. Was wäre denn bei einer >> Rückwirkung auf den restlichen Digitalteil der Schaltung vertretbar? > > Sei kein Mädchen. Strom ist erstmal wurscht. Interessant ist der Ripple > den du produzierst, und der hängt vom Innenwiderstand deiner > Spannungsquelle ab. Wenn du den abschätzen kannst, gib ihn im SwCAD ein, > und schau wie die Spannung schwankt. Und u wirst erkennen - es ist > wurscht. Naja, die 90mA sind ja der Ripple. Ob die 0,1 Ohm Serienwiderstand hinkommen, weiß ich ohne Platine natürlich nicht. Aber arg höher sollte er nicht sein. Real wären dass dan 9mV und das scheint mir vernachlässigbar klein. >> Also die 19kHz bekomme ich mit nem Butterwoth-Filter 3ter Ordnung recht >> gut raus. Ich erhalte dann allerdings ein Schwingen auf etwa 300Hz mit >> immerhin 200mA Amplitude. So recht begeistert mich das auch nicht. Ich >> kann doch keine 22000µF am Eingang hängen?! > > Ach vergiss doch das butterbrot. > > Die 300 Hz die du siehst kommen vom "Burst Mode". Die Last am Ausgang > ist so geringt, dass der LT gar nicht so wenig Taktverhältnis einstellen > kann, damit die Spannung nicht steigt. Deswegen fängt er an zu > "bursten". Entweder drehst du an den Parametern (Spule?) oder du fügst > eine künstliche Last hinzu, damit der LT im Continuous Mode bleibt. Perlen vor die Säue :) Ich komme alleine bei 10mA am Ausgang auf fast 300mA durch die Spule. Damit kann ich noch die Teile verbauen, die ich hier herumliegen habe. > nebenbei: dein Ausgangs-C ist hoffnungslos überdimensioniert. 10u > sollten dicke reichen. Ich würd sogar 1000nF kerko riskieren. Auch die habe ich hier herumliegen. Ich nehme Deine Anregungen aber mal zur Kenntnis und werd das morgen in die Simulation eintippen. Rein Interessehalber.
Angehängte Dateien:
-
SwCAD.png
51 KB
Martin Schwaikert schrieb: >> Ich kann dir gern ein paar Schaltungen zukommen lassen > > Das wäre nett. Nachdem ich heut die Digikey-Sammelbestellung verpasst > habe, kann ich auch noch ein wenig mehr Zeit investieren. here you are!
Stefan schrieb: > mit PWM hat das hier weniger zu tun: > > When FB drops below 212mV, A1 switches on the 19kHz oscillator. > ... > The oscillator is set internally for 38ms ON time and 15ms OFF time Wie würdest du das sonst nennen, wenn ein Schalter bei einer Frequenz von 19Hz mal mit einem Duty-Cycle von 0% und dann mit einem von 72% geöffnet und geschlossen wird?
Michael Reinelt schrieb: > Martin Schwaikert schrieb: >>> Ich kann dir gern ein paar Schaltungen zukommen lassen >> >> Das wäre nett. Nachdem ich heut die Digikey-Sammelbestellung verpasst >> habe, kann ich auch noch ein wenig mehr Zeit investieren. > > here you are! Hey Danke. Und welchen würdest Du jetzt nehmen? :)
"Mein" Favorit ist der 1373. geh auf http://parametric.linear.com/switching_regulator klick die einzelnen Typen an, und drück auf "Compare". Für dich mögen andere kriterien ausschlaggeben sein wie für mich. Für mich zählt: - through-hole (also kein SMD) - Vielseitigkeit - nicht zu hohe Frequenz - Verfügbarkeit
>> Wie würdest du das sonst nennen, wenn ein Schalter bei einer Frequenz >> von 19Hz mal mit einem Duty-Cycle von 0% und dann mit einem von 72% >> geöffnet und geschlossen wird? Ich würde das einen Oszillator mit unsymmetrischem Signal nennen der geschaltet wird. Stefan
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