Guten Abend board, Schaltregler funktionieren ja häufig so, dass mithilfe eines Spannungsteilers die Ausgangsspannung an einen Feedback-Pin gegeben wird. Ist die Spannung zu klein, pumpt der Regler mehr Ladung; ist die Spannung zu groß, pumpt der Regler weniger Ladung (ganz vereinfacht gesagt) Der übliche Designvorschlag für KSQs ist dann, einen Shunt in den Lastkreis zu klemmen, und die abfallende Spannung in den Feedback-Pin zu geben. Um ein Beispiel zu haben, wähle ich einfach mal TPS63020 (Kondensatoren im Schaltplan nicht dargestellt). Die Feedback-Spannung ist 0.5V und wer 100mA einstellen möchte, wählt einen Shunt von 5Ohm (1. Bild). Das hat aber zur Folge, dass 50mW am Shunt abfallen. Je größer die Ströme werden, umso schlimmer wird dieser Effekt. Da die Ausgangsspannung 1.5V-5.5V ist, erzeugt der Shunt in jedem Fall 9%-33% Verlustleistung. Da würde man doch gerne die Shuntspannung verringern, um die Leistung kleiner zu bekommen. Wie wäre es also damit, einen Verstärker einzusetzen, um auf die astronomischen Feedbackspannungen zu kommen (2. Bild)? bei 0.1 Ohm erzeugt der Shunt nur noch 10mV; die Verstärkerschaltung macht hieraus 500mV für den Feedback-Pin; Verlustleistung: 1mW Nun meine Fragen: wie dimensioniert man diesen OPAMP richtig? Ich möchte, dass das Schwingen des Schaltkreises weiterhin durch den Regler dominiert wird. Welche Werte für Bandbreite, Slew-Rate, Gain-Bandwidth-Product, etc. sind ausschlaggebend? Bei welchen Bedingungen macht mir das Rauschen Probleme? Der Regler arbeitet bei 2.4MHz. Da man primär das "Ripplen" verstärken möchte, braucht man ja nicht die volle Slew-Rate eines 2.4MHz-Sinus mit Vollausschlag, richtig? ich stehe da momentan etwas auf der Leitung. btw: die Versorung des AMPs lieber an VIN oder an VOUT?
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A. S. schrieb: > wie dimensioniert man diesen OPAMP richtig? Man lässt ihn weg. > Ich möchte, dass das > Schwingen des Schaltkreises weiterhin durch den Regler dominiert wird. > Welche Werte für Bandbreite, Slew-Rate, Gain-Bandwidth-Product, etc. > sind ausschlaggebend? Bei welchen Bedingungen macht mir das Rauschen > Probleme? Der OPV müsste die Spannung am Shunt ohne merkliche Verzögerung (Phasendrehung) verstärken, um Schwingen des Regelkreises zu vermeiden. Bei dreieckförmiger Spannung also bis etwa zur fünffachen Frequenz (12MHz). Da die Phasendrehung etwa 1 Decade unterhalb der Grenzfrequenz merklich wird, bräuchtest du einen Verstärker, der ein GBP~12MHz*10*Vu~6GHz hat. > Der Regler arbeitet bei 2.4MHz. Da man primär das "Ripplen" verstärken > möchte, braucht man ja nicht die volle Slew-Rate eines 2.4MHz-Sinus mit > Vollausschlag, richtig? Ja richtig, aber irrelevant. Die Phasenproblematik greift schon bei viel kleineren Frequenzen.
Super! Danke für den Hinweis mit der Phasenlage! Der LT6230-10 hat ein GBP von 1.45GHz und ist im SOT23-6 erhältlich. Wenn ich den Verstärkungsfaktor auf 10 und nicht auf 50 einstelle, bin ich schon da wo ich hin möchte, habe aber nur noch 10% der Shunt-Verluste von zuvor. Und falls mir der mit seinen 7,50€ zu teuer ist, gibt es z.B. den AD8055 (SOT23-5), der bei Gain=10 immer noch 20MHz Bandbreite hat. Der würde nach deiner Rechnung allerdings erfordern, dass man einen Schaltregler wählt, der statt 2.4MHz nur noch maximal 400kHz Schaltfrequenz hat. Auch so ein Gerät lässt sich finden. (Hab nur noch keines mit automatischer buck-boost-umschaltung entdeckt wie beim TPS63020) Fazit: Deine Argumente sind wichtig, aber keine KO-Aussagen. Wer bereit ist, Kompromisse einzugehen (Geld oder MHz), kommt durchaus mit einem OPAMP im Feedback-Kreis hin. Wo hakt es als nächstes? Gibt's weitere Argumente? Warum macht das niemand so?
Diese Bandbreite brauchst du IMO nur, wenn du cycle per cycle current limit verwendest. Die Regelbandbreite ist wesentlich geringer. Eine konkrete Größe kann ich nicht nennen. Probier es doch mal mit einem lm358 o.ae. aus. Ein weiteres Problem ist die offset Voltage. Bei dem von mir genannten opamp ist diese z.B. maximal 9mV. D.h. du solltest deinen shunt schon auf mindestens 10mV aufbohren und den Offset über ein Poti o.ae. zum Regler hin ausgleichen.
Anon Ymous schrieb: > Die Regelbandbreite ist wesentlich geringer. Eine konkrete Größe kann > ich nicht nennen. Probier es doch mal mit einem lm358 o.ae. aus. Offensichtlich keine Ahnung von Stabilität geschlossener Regelkreise (ich auch nicht) aber mal einen Vorschlag machen? Lasst den Unsinn einfach sein.
Hallo, vorweg, ja ich hab noch nicht mit Schaltreglern gearbeitet. Wenn ich aber in das Datenblatt des TPS63020 schaue, dann sehe ich da massive Kapazität am VOUT Pin hängen, sprich, da herrscht mehr DC als ein HF Signal. Zudem wird in einer weiteren Beispielbeschaltung sogar noch extra Kapazität am FB Pin angehängt, um das Regelverhalten zu verbessern. Daraus schließe ich, das der Regler mit dem Opamp am FB Pin funktioniert, wenn nicht sogar noch ein kleiner Kondensator am Opamp dazu muss, um das ganze zu stabilisieren. Abgesehen von der Offsetspannung sollte sich das mit jedem einfachen Opamp machen lassen. Zu geschlossenen Regelkreisen: Regelkreise sind umso stabieler/langsamer, je kleiner die Bandbreite des Feedbacksignals ist. Gruß Kai
@ Kai S. (kai1986)
>vorweg, ja ich hab noch nicht mit Schaltreglern gearbeitet.
Dann lass diese Workaroun und nimm einen Schaltregler, der DIREKT für
LEDs gebaut ist. Das Zeug gibt es heute tonnenweise zum günstiogen
Preis. Siehe die Links im Artikel [[Konstantstromquelle fuer Power
LED]].
Und einen 2,4MHz Schaltregler nimmt man nicht als Einsteiger in die
Thematik. Such mla was im bereich 100-300kHz, das reicht vorerst.
@ ArnoR (Gast) >Der OPV müsste die Spannung am Shunt ohne merkliche Verzögerung >(Phasendrehung) verstärken, um Schwingen des Regelkreises zu vermeiden. Nein! Der GESAMTREGLELKREIS muss stabil sein, das kann man durch mehrere Eingriffe erreichen. Ein Regelkreis, dess einzelnen Elemente nahe Null Grad Pahsenverschiebung haben ist alles andere als der Normalfall! >Bei dreieckförmiger Spannung also bis etwa zur fünffachen Frequenz >(12MHz). Da die Phasendrehung etwa 1 Decade unterhalb der Grenzfrequenz >merklich wird, bräuchtest du einen Verstärker, der ein >GBP~12MHz*10*Vu~6GHz hat. Einen 6 GHz Verstärker? Wollen wir wetten, dass das nicht stimmt? Wie kommst du auf 6 GHz? Er würde ja nur um Faktor 5 bei deinen geschätzten 12 MHz verstärken, das wären 60 MHz! Faktor 100 niedriger! Ich glaube kaum, das in irgendeinem Schaltregler ein 6 GHz OPV drinsteckt. Nicht mal 600MHz.
Falk Brunner schrieb: > Nein! Der GESAMTREGLELKREIS muss stabil sein Das kann ich zwar so nicht pauschal abschätzen, aber selbst wenn du recht hast: ist das wirklich das, was ich suche? es nützt mir nichts, einen stabilen Spannungsregler zu haben, der aber so stark schwingt, dass die LED flackert (i.e. abraucht). Die Frage war nicht nach der Stabilität sondern nach einem vernachlässigbaren Einfluss auf die Dynamik des Ganzen. Klar hängt das zusammen, aber meiner Meinung nach genügt es nicht, einfach Stabilität zu garantieren, oder? Falk Brunner schrieb: > Konstantstromquelle fuer Power LED stimmt. Ich möchte aber eine Platine entwerfen, die man sowohl als CV-Quelle als auch als CC-Quelle verwenden kann - je nach Beschaltung. Speziallösungen sind daher nicht geeignet.
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@ A. S. (rava) >ist das wirklich das, was ich suche? Nein. >es nützt mir nichts, einen stabilen Spannungsregler zu haben, der aber >so stark schwingt, dass die LED flackert (i.e. abraucht). Dann ist er nicht stabil! >Die Frage war nicht nach der Stabilität sondern nach einem >vernachlässigbaren Einfluss auf die Dynamik des Ganzen. Mag sein, aber stabil muss es auch sein. >Klar hängt das zusammen, aber meiner Meinung nach genügt es nicht, >einfach Stabilität zu garantieren, oder? Kommt auf die Anwendung an.
Falk Brunner schrieb: >>Der OPV müsste die Spannung am Shunt ohne merkliche Verzögerung >>(Phasendrehung) verstärken, um Schwingen des Regelkreises zu vermeiden. > > Nein! Na wie du meinst. > Der GESAMTREGLELKREIS muss stabil sein Ja, genau das meinte ich ja auch... > Ein Regelkreis, dess einzelnen Elemente nahe Null > Grad Pahsenverschiebung haben ist alles andere als der Normalfall! Davon war nirgendwo die Rede. Wenn der TO einen ZUSÄTZLICHEN OPV in den Regelkreis einbaut, dann sollte der ZUSÄTZLICHE OPV keine ZUSÄTZLICHE Phasendrehung machen, weil er sonst die Phasenreserve des NORMALEN Regelkreises aufzehrt. > Wie kommst du auf 6 GHz? Hatte ich doch erläutert. > Er würde ja nur um Faktor 5 bei deinen > geschätzten 12 MHz verstärken, das wären 60 MHz! Faktor 100 niedriger! Die 12MHz sind nicht geschätzt, es ist die 5-fache Grundfrequenz des dreickförmigen Ausgangsstromes. Wenn man bis dahin gleichbleibend verstärkt, dann bleibt die Kurvenform weitgehend erhalten. Ob der Regler das wirklich braucht, weiß ich nicht. Die Schaltung des TO sollte 50-fach verstärken, das gilt auch für die Oberwellen, falls man die Kurvenform erhalten will, was ich mal unterstellt habe. Wie kommst du also auf die Idee, dass die 12MHz nur um den Faktor 5 zu verstärken wären? Willst du einen Sinusformer machen? > Ich glaube kaum, das in irgendeinem Schaltregler ein 6 GHz OPV > drinsteckt. Nicht mal 600MHz. Das ist auch gar nicht nötig. Wie schon gesagt, hier geht es um ZUSÄTZLICHE Phasendrehung in einem meist schon nur grenzwertig stabilen System.
Marius S. schrieb: > Beitrag "Boost Wandler Dau-sicher machen" Was willst du uns damit sagen? Ich sehe da keine Berechnungen oder Messungen die unterstützen würden, dass es keine Probleme mit der zusätzlichen Phasendrehung gibt.
Simon K. schrieb: > Was willst du uns damit sagen? Nichts. Mir ist nur die Ähnlichkeit zu diesem Thread aufgefallen. Zeigt aber, dass es schon jemand gemacht hat und es funktioniert. Simon K. schrieb: > Ich sehe da keine Berechnungen oder Messungen Als Bastler probiert man das halt einfach aus und kommt in ein paar Stunden zum funktionsfähigen Ergebnis. Ich will hier in die Theorie gar nicht einsteigen, aber ich hätte es einfach aufgebaut und wenn ich mir unsicher mit der Wahl des OPs wäre hätte ich mal ein paar mehr oder weniger geeignete Typen genommen und ein wenig gemessen. Aber das wäre natürlich nur Bastelei.
Marius S. schrieb: > Beitrag "Boost Wandler Dau-sicher machen" interessant: Der dort verwendete OPV hat ein GBP von 1.1Mhz; der Schaltregler arbeitet bei 100kHz-1MHz. Auch wenn das, was ArnoR schreibt sicher korrekt ist, scheinen wir bei der konkreten Anwendung "LED-KSQ" noch Luft zu haben, bevor das Ganze störend schwingt. Falk Brunner schrieb: > Dann ist er nicht stabil! da machst du es dir etwas zu einfach. Auch stabile Systeme können stark schwingen. Wenn die Schwingung einfach zu langsam abklingt und der resultierende Spannungshub die LED durchbrennen lässt, bevor der Regler im Gleichgewicht ist, kann es passieren, dass ein stabiler Stromregelkreis kein ausreichendes Kriterium ist. Gerade, dass die LED-Kennlinie nichtlinear ist, kann hier ein Problem sein. Zum Vergleich: eine geregelte Klimaanalage mit einem seeehr langsamen Theromstat wird stark übersteuern, bevor sie "merkt", dass sie zu weit gekühlt hat und gegensteuern muss. Das kann ein (durchaus stabiles) Schwingen induzieren. Instabilität ist aber in jedem Fall schädlich. Dem kann man gegenwirken, indem der Regler langsamer gemacht wird. Auch wenn man den Schaltregler nicht direkt beeinflussen kann, so können zusätzliche Kondensatoren an V_OUT das Ding möglicherweise abbremsen, meint ihr nicht? Das würde erklären, warum im Link oben so eine große Menge an Kerkos verbaut ist.
Bau das Ding einfach so wie von Dir selbst vorgeschlagen auf. Das Ding mag zwar mit 2.4MHz schwingen, die Regelung wird aber nicht in dieser Geschwindigkeit passieren. Probier es aus - Du wirst es sehen. Anon Ymous schrieb: > Die Regelbandbreite ist wesentlich geringer. Eine konkrete Größe kann > ich nicht nennen. Probier es doch mal mit einem lm358 o.ae. aus. Sehe ich genau so. Gruß Jobst
Es gibt keine Oberwellen, nur Oberschwingungen, da eine Welle mathematisch was ganz anderes ist als eine Schwingung... Ingo
Marius S. schrieb: > Simon K. schrieb: >> Was willst du uns damit sagen? > > Nichts. Mir ist nur die Ähnlichkeit zu diesem Thread aufgefallen. > Zeigt aber, dass es schon jemand gemacht hat und es funktioniert. > > Simon K. schrieb: >> Ich sehe da keine Berechnungen oder Messungen > > Als Bastler probiert man das halt einfach aus und kommt in ein paar > Stunden zum funktionsfähigen Ergebnis. Das nenne ich mal widersprüchlich. Ich wiederhole: Ich sehe da keine (Berechnungen oder) Messungen. Wie kann man sich sicher sein, dass das Ding funktioniert? Parameter wie Load und Line Regulation oder PSRR, Output Ripple und Co sind vermutlich nie nachgemessen worden. > Aber das wäre natürlich nur Bastelei. Ja, eben... ;-)
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