Guten Tag zusammen, ich habe einen Schaltregler mit einem TPS40210 aufgebaut. VIN: 25-47V VOUT: 48V Iout: 8A Der Regler läuft soweit auch ganz gut, hat aber ein gravierendes Problem. Wenn ich den Ausgang stark belaste, also z.B. mit 8 Ohm (was etwa 6A entspricht) dann schaltet er sich unter 36V Vin ab. Belaste ich den Ausgang geringer dann schaltet er nicht ab und ich kann auf bis zu 25V Vin runtergehen. Ich hatte schon den Shunt in Verdacht, vielleicht hab ich ihn zu hoch bemessen. Brücke ich ihn allerdings habe ich das selbe Verhalten. Daran kanns ja also nicht liegen. SS Cap hab ich auch schon auf 1uF erhöht. Ohne Besserung. Ansonsten läuft er auch sehr stabil und ruhig, nur eben bei hoher Last brauch ich eine zu hohe Eingangsspannung. An der Quelle liegt es übrigens nicht, diese kann bis zu 840W liefern. Vielleicht kann jemand mir ein wenig helfen. Übrigens: im Schaltplan sind 4x470µF Cout eingezeichnet. Diese hab ich im realen Aufbau auch drin, fehlen also nur auf dem 2D und 3D Print. Ändert aber auch nichts ob diese vorhanden sind oder nicht. Es verringert sich dadurch nur der Ripple.
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Borsty B. schrieb: > Ich hatte schon den Shunt in Verdacht, vielleicht hab ich ihn zu hoch > bemessen. Brücke ich ihn allerdings habe ich das selbe Verhalten. Daran > kanns ja also nicht liegen. Der Schaltstrom fließt vom "R7" zum "C9" und hebt das Massepotential des Schaltreglers an (der ja dort beim Schriftzug "R6" angekoppelt ist. Insgesamt ist die Masse in deinem Design wesentlich "wackeliger" und verlässt sich auf einige wenige dünne Strompfade. Im Beispiellayout im Datenblatt ist das besser gemacht: große Flächen, viele Durchkontaktierungen und korrekte, definierte Masseanbindung am Pin6 des Reglers... BTW: hast du keine Dukos unter dem Schaltregler?
Hi Lothar, vielen Dank für die Unterstützung. Dann werde ich heute Abend mal versuchen den Massepfad etwas anzupassen. Unter dem TPS hab ich keine Dokus da das erstmal eine selbstgemachte Probeplatine ist. Ich glaube ich kann mein Design aber mit wenigen Kniffen optimieren. Die aktuelle Masseanbindung beim Schriftzug R6 auftrennen und eine definierte Verbindung bei Pin6 des TPS zum GND auf der Bottomplane herstellen. Werde berichten ob's was hilft.
Ich finde auch die Eingangskondensatoren C9 bis C11 nicht gut platziert: der Strom von dort zur Spule muss einmal um die Schleife rum. Dreh die Dinger doch einfach um 180° und schieb sie ein wenig nach Rechts, dann ist deren Pluspol näher an der Spule.
Da mit sinkender Eingangsspannung die Spitzenströme steigen, deutet das Verhalten auf interne Strombegrenzung hin.
Mark S. schrieb: > deutet das Verhalten auf interne Strombegrenzung hin. Ich würde einfach mal den Sense-Eingang direkt am IC kurzschliessen. Der Sense-Widerstand ist nämlich sehr unschön angebunden: schon die Leiterbahn vom R7 zum "R6" hat wesentlich mehr Widerstand als der Sense-Widerstand selber. Und dieser Leiterbahnwiderstand liegt in Reihe zum R7...
Lothar M. schrieb: > Ich würde einfach mal den Sense-Eingang direkt am IC kurzschliessen. Ja, genau das hat's gebracht! Liegt wohl wirklich an der ungünstigen Anbindung des Sense Widerstandes. Leider ist mir dann doch recht schnell der Fet abgebrannt als bei 25V knapp 12A durchgeflossen sind. Muss ich also noch etwas nachbessern :)
Borsty B. schrieb: > Muss ich also noch etwas nachbessern :) Jetzt kennst du mal die Fehlerursache. Das ist ein großer Schritt in Richtung Ziel... ;-)
Ja, denke ich gehe aber weg vom SMD Fet und mach's mit einem TO220. Mir ist das nicht ganz geheuer soviel Leistung über einen so kleinen Fet zu lassen (mit so begrenzter Erfahrung).
Borsty B. schrieb: > und mach's mit einem TO220. Pass auf bei den Leitungslängen und -induktivitäten. Dieser Regler mit einer Schaltfrequenz von 1 MHz ist da sicher nicht unkritisch. Da klingelt gern mal was...
Borsty B. schrieb: > Ja, denke ich gehe aber weg vom SMD Fet und mach's mit einem TO220. > > Mir ist das nicht ganz geheuer soviel Leistung über einen so kleinen Fet > zu lassen (mit so begrenzter Erfahrung). ist keine gute Idee - besser SMD und kürzste-mögliche Leitungen.
Lothar M. schrieb: > Pass auf bei den Leitungslängen und -induktivitäten. Dieser Regler mit > einer Schaltfrequenz von 1 MHz ist da sicher nicht unkritisch. Da > klingelt gern mal was... Laut dem gezeigten Schaltplan liegen wir bei ca. 50kHz. Die Drossel-Induktivität ist daher mit 15µ schon recht klein. Ich würde die Schaltfrequenz irgendwo in den Bereich 100kHz...250kHz legen. Ansonsten wäre mein Tipp, eher auf 2 oder 4 Phasen zu wechseln. Laut der Homepage des TO wird hier ja auch Wert auf wenig Verlustleistung und kompakte Bauweise gelegt. Dann wären auch noch höhere Schaltfrequenzen möglich (alles SMD-Bauteile) ohne weitere Kühlmaßnahmen (nur Platine).
Mark S. schrieb: > ist keine gute Idee - besser SMD und kürzste-mögliche Leitungen. Schon mal die Verlustleistung des Transistors in der aktuellen Konfiguration ausgerechnet? Ich glaube nicht.
Die SER2915L-153KL ist nebenbei für den notwendigen Strom nicht geeignet laut den Anforderungen aus dem ersten Post. Die SER291x-Serie ist aber auch mit 50kHz "etwas" unterfordert... Nach Erhöhung der Schaltfrequenz könnte man bei der Serie bleiben. Wurde das Netzteil tatsächlich in der beschriebenen Konfiguration betrieben, sollte folgendes untersucht werden: -> Gab es ggf. nicht (nur?) ein Problem mit dem Shunt, sondern eher mit einem massiven Überfahren der Drossel und dadurch ausgelöster Cycle-by-Cycle-Limitation? -> Wurde der Transistor beim zweiten "Test" alleine schon deswegen zerstört, weil der Regler eben nicht mehr bei Drossel-Sättigung schützend eingreifen konnte? Die Strominformation geht übrigens auch in die Regelung mit ein (Current mode), bedeutet, dass man den Strom-Sense niemals kurzschließt, weil eben nicht nur die Strom-Limitierung betroffen ist. Die Dimensionierung der Bauteile im Schaltplan sieht nach dem Resultat einer Simulation aus (TI?). Wie kommt man sonst auf so unnatürliche und überflüssige Bauteilwerte? Man erkennt, dass hier das notwendige Verständnis fehlt.
Hi smps, danke für deine Unterstützung. Das mit der Schaltfrequenz ist mir auch aufgefallen, ich hab mich jetzt aber erstmal auf die Simulation von TI verlassen und wollte das als Ausgangsgrundlage nehmen. smps schrieb: > -> Gab es ggf. nicht (nur?) ein Problem mit dem Shunt, sondern eher mit > einem massiven Überfahren der Drossel und dadurch ausgelöster > Cycle-by-Cycle-Limitation? > > -> Wurde der Transistor beim zweiten "Test" alleine schon deswegen > zerstört, weil der Regler eben nicht mehr bei Drossel-Sättigung > schützend eingreifen konnte? Beides möglich und auch naheliegend. smps schrieb: > Die Dimensionierung der Bauteile im Schaltplan sieht nach dem Resultat > einer Simulation aus (TI?). Wie kommt man sonst auf so unnatürliche und > überflüssige Bauteilwerte? Man erkennt, dass hier das notwendige > Verständnis fehlt. Ja, wie schon erwähnt kommt die Schaltung aus einer TI Simulation. Normal würde ich die krummen Werte nicht 1:1 übernehmen. Da ich aber sowieso Teile bestellt hab und es sich hierbei um Cent Beträge handelt hab ich die Werte 1:1 als Grundlage übernommen. Ich bin mir auch ziemlich sicher dass wenn ich das Layout besser gemacht hätte die Schaltung so aus der Simu funktioniert. > Man erkennt, dass hier das notwendige > Verständnis fehlt. Ganz ehrlich? Ja! Sonst wär ich nicht hier :)
Borsty B. schrieb: > Hi smps, > > danke für deine Unterstützung. Das mit der Schaltfrequenz ist mir auch > aufgefallen, ich hab mich jetzt aber erstmal auf die Simulation von TI > verlassen und wollte das als Ausgangsgrundlage nehmen. Aus eigener Erfahrung bringt das nicht richtig viel. > smps schrieb: >> -> Gab es ggf. nicht (nur?) ein Problem mit dem Shunt, sondern eher mit >> einem massiven Überfahren der Drossel und dadurch ausgelöster >> Cycle-by-Cycle-Limitation? >> >> -> Wurde der Transistor beim zweiten "Test" alleine schon deswegen >> zerstört, weil der Regler eben nicht mehr bei Drossel-Sättigung >> schützend eingreifen konnte? > > Beides möglich und auch naheliegend. Ein 70MHz-Oszilloskop scheint ja vorhanden zu sein :-) Toll wäre jetzt noch eine Stromzange, aber Du kannst ja mal versuchen, über dem Shunt die Spannung zu messen. Der Widerstandswert ist übrigens zu klein, ich würde mal mit 10mOhm starten und mich dann nach unten hin an das gewünschte Limit herantasten. Sollte sich da kein sauberes Strom-Signal einstellen, sondern der Strom nach rechts oben "weglaufen", dann kannst Du daran die Sättigung der Drossel erkennen. > smps schrieb: >> Die Dimensionierung der Bauteile im Schaltplan sieht nach dem Resultat >> einer Simulation aus (TI?). Wie kommt man sonst auf so unnatürliche und >> überflüssige Bauteilwerte? Man erkennt, dass hier das notwendige >> Verständnis fehlt. > > Ja, wie schon erwähnt kommt die Schaltung aus einer TI Simulation. > Normal würde ich die krummen Werte nicht 1:1 übernehmen. Da ich aber > sowieso Teile bestellt hab und es sich hierbei um Cent Beträge handelt > hab ich die Werte 1:1 als Grundlage übernommen. > > Ich bin mir auch ziemlich sicher dass wenn ich das Layout besser gemacht > hätte die Schaltung so aus der Simu funktioniert. Nein, wird sie nicht. Alleine schon, weil grundlegende Bauteile falsch dimensioniert sind (Drossel, Shunt, höchstwahrscheinlich auch Primär- und Sekundärkondensatoren, dadurch ist auch die Kompensation neu zu ermitteln, usw.). Ich weiß nicht, was TI bei diesen Simulationsergebnissen geritten hat. Es ist leider noch nicht einmal eine sinnvolle Grundlage, auf der man aufbauen könnte. Ich kann nur auf die bekannte Seite von Dr. Schmidt-Walter verweisen: http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/smps/aww_smps.html >> Man erkennt, dass hier das notwendige >> Verständnis fehlt. > > Ganz ehrlich? Ja! Sonst wär ich nicht hier :) Auf Ihrer Homepage sehe ich Class-D-Verstärker-Module. Das Verständnis müsste eigentlich elementar vorhanden sein. Lange Rede - kurzer Sinn: Stehen die erstgenannten Anforderungen noch oder waren die aus Unkenntnis des endgültigen Ziels ggf. zu hoch angesetzt? Es fehlt hier noch die Angabe der Schaltfrequenz (oder eines Ranges), die Umgebungstemperatur (Range), ... Es wäre also clever, das noch mal zusammen zu tragen und zu fixieren, bevor man noch einmal komplett über das Netzteil geht. An eine Layout-Erstellung braucht man bei dem aktuellen Schaltplan-Stand gar nicht zu denken. Da gibt es ganz andere Baustellen. Ich könnte jetzt alles vorkauen, aber das würde uns beiden nicht helfen :-) Sie können ja mal Ihre Auslegung mittels Schmidt-Walter simulieren.
smps schrieb: > An eine Layout-Erstellung braucht man bei dem aktuellen Schaltplan-Stand > gar nicht zu denken. Da sollte man immer dran denken. Auch schon bei der Bauteilauswahl. Denn das Layout ist ein ganz wichtiges Bauteil eines Schaltreglers und ungünstige Bauteile können zu einem holprigen Layout führen...
Habe mit dem TPS40210 auch ein Netzteil aufgebaut, ein Flyback und wäre fast auch beim BSC024 gelandet. Meine Vermutung: du gehst bei absinkender Spannung vom DCM in den CCM-Mode über. Beides kann der TPS40210 ansich, aber der Regelkreis muss den CCm können. Du bekommst eine Nullstelle in der rechten Halbebene hinzu (für englische Literatur: right half-plane zero, RHPZ). Da kann ein im DCM funktionierender Regler instabil werden. Miss mal mit einem Scope die Spannung über D1, dann findest du heraus, ob während eines Taktes die Induktivität vollständig entmagnetisiert ist.
Lothar M. schrieb: > Da sollte man immer dran denken. Auch schon bei der Bauteilauswahl. Denn > das Layout ist ein ganz wichtiges Bauteil eines Schaltreglers und > ungünstige Bauteile können zu einem holprigen Layout führen... Natürlich richtig. Vorher ist aber noch ne Menge Arbeit in den Schaltplan zu stecken. Und in die (abschließende) Klärung der Anforderungen.
So, nun melde ich mich zurück. Ja, die Anforderungen aus dem 1. Post stehen noch. Umgebungstemp. kann dabei allerdings bis zu 50° betragen. Es geht um einen Booster für einen Class D Amp. Dieser wird nominal mit 25-36V betrieben, soll aber bei Bedarf auch mit 48V laufen. Daher dieser zuschaltbare DC/DC Wandler. Der Strom läuft also immer durch den Wandler, dieser ist aber in der Regel deaktiviert. Laut der Website von Schmidt Walter bräuchte ich bei 50kHz eine Spule mit 39µH. Bei 150kHz könnte ich meine Spule mit 15µH behalten, müsste quasi "nur" den Shunt und die Kompensation sowie natürlich die Schaltfrequenz und das Layout anpassen. Ist der TPS40210 denn überhaupt ein geeigneter Kandidat für meine Zwecke?
Borsty B. schrieb: > Laut der Website von Schmidt Walter bräuchte ich bei 50kHz eine Spule > mit 39µH. Bei 150kHz könnte ich meine Spule mit 15µH behalten, müsste > quasi "nur" den Shunt und die Kompensation sowie natürlich die > Schaltfrequenz und das Layout anpassen. nein. Schau doch bitte mal bei Schmidt Walter was da rechts bei den Stromdiagrammen angezeigt wird. Richtig, 18,3A Peak bei 15µH und 150kHz. Und jetzt schau mal bei Coilcraft wo der Sättigungsstrom Deiner Spule liegt. Zu dem solltest Du noch etwas Luft lassen.
:-) Ich wollte auch, dass das Ergebnis 250kHz und 10µH-Drossel käme. Da würde auch eine aus dem SER29xx-Spektrum reichen. Danach müsste man sich noch mal die Primär- und Sekundärkondensatoren ansehen, dann noch mal den Transistor prüfen und den Shunt dimensionieren. (Plus Kompensation, Undervoltage Shutdown (?), ...).
Borsty B. schrieb: > Ja, die Anforderungen aus dem 1. Post stehen noch. Umgebungstemp. kann > dabei allerdings bis zu 50° betragen. Überhaupt kein Problem. Auch die 125°C-Variante von dem TPS40210 funktioniert bis mindestens 200°C Umgebungstemperatur. Was du aber machen solltest ist, dem TPS als Versorgungsspannugn ca. 15V geben, statt bis zu 50V. Der kann 52V ab, geht dann aber recht bald drüber drauf. Besser wäre ein simpler kleiner Linearregler, der ~+15V bei bis zu 70V Eingangsspannung kann. Als Stromaufnahme kannst du ca. 5mA veranschlagen.
Kevin schrieb: > Überhaupt kein Problem. Auch die 125°C-Variante von dem TPS40210 > funktioniert bis mindestens 200°C Umgebungstemperatur. So einen Spaßvogel hätten wir hier auch gerne im Team.
smps schrieb: > Kevin schrieb: >> Überhaupt kein Problem. Auch die 125°C-Variante von dem TPS40210 >> funktioniert bis mindestens 200°C Umgebungstemperatur. > > > So einen Spaßvogel hätten wir hier auch gerne im Team. ne, auch wenn ich ab und an zu Späßen neige: dies ist ausdrücklich keiner. TI stellt zusätzlich eine Hochtemperaturversion von dem IC her, das von Werk aus bis 210°C freigegeben ist.
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