Guten Tag, ich habe das Problem das der Ausgangsstrom meines Buck Treibers stark von der Eingangsspannung abhängig ist. Bei einem Sensewiderstand von 285mOhm erreiche ich erst bei 24V Eingangsspannung meine gewünschten 350mA (bei 4 Led's). Bei 40V Uein ist Iout dann 404mA. Bisher habe ich versucht durch weitere Kondensatoren und Änderung der Bauteilpositionen das Ergebnis zu verbessern. Alles ohne Erfolg! Danke für jede Hilfe!
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Wie sieht das Layout aus? Welche Spule nutzt du? Welchen Transistor? Wie groß ist dein Sense-Widerstand, wie groß ist der Spannungsteiler?
Ich habe verschiedene Layouts probiert und bin wieder bei einer fliegenden Verdrahtung gelandet um besser damit zu experimentieren. Ich habe 33µH und 47µH (RS.: 770-1047) ausprobiert. Der Transistor ist ein FDS5680 N-Kanal MOSFET, 60 V / 8 A 20mOhm, den Spannungsteiler habe ich weggelassen.
Ich glaube du sollst den OSP (Widerstandteiler) besser nicht offen lassen. Bist du sicher, dass diese Diodes Baustein dann sporadisch den PWM nicht unterdrosselt? Es gibt auch keine einzige Erwähnung von Line-Regulation im Datenblatt. Das ist gründlich ein schlechtes Zeichen. Generell würde ich einen Baustein nehmen, der etwas darüber schon im Datenblatt angibt.
Ich habe jetzt den Spannungsteiler hinzugefügt, aber das ändert leider nicht das Verhalten der Schaltung. Kann mir jemand einen Baustein empfehlen mit ext. Transistor bis möglichst 60V Eingangsspannung?
BerndB schrieb: > Ich habe verschiedene Layouts probiert und bin wieder bei einer > fliegenden Verdrahtung gelandet um besser damit zu experimentieren. Der AL8863 arbeitet mit Schaltfrequenzen bis zu 1 MHz. Mit fliegenden Aufbauten wird das nicht funktionieren. Wie schließt du z.B. in dem fliegenden Aufbau das thermal pad an? Falls du trotzdem mit dem Aufbau weiter probieren willst: entscheide dich für eine Konfiguration (z.B. eine bestimmte Spule): wenn du schreibst, dass du alle möglichen Konfiguratoinen probiert hast, dann können dabei auch alle möglichen unterschiedlichen Fehler aufgetaucht sein. Auch dass die im Schaltplan eingezeichneten Bauteilwerte mit denen im Text nicht übereinstimmen, erhöht nicht das Vertrauen. Betreibe den Aufbau in der einen Konfiguration bei verschiedenen Eingangsspannungen und versuche, deren Fehler zu bestimmen. Miss dazu nach, wie die Signale aussehen (DRV, VIN-CSN, Fault mit Pullup-Widerstand, ...)
BerndB schrieb: > Kann mir jemand einen Baustein empfehlen mit ext. Transistor bis > möglichst 60V Eingangsspannung? Versuch mal mit LT3950. Buck-Wandler bis 60Vin. https://www.analog.com/en/parametricsearch/11448#/
Ach ja, um noch einen beliebten Fehler zu erwähnen: BerndB schrieb: > Bei einem Sensewiderstand von > 285mOhm erreiche ich erst bei 24V Eingangsspannung meine gewünschten > 350mA (bei 4 Led's). Wo hast du denn den Strom gemessen? Du bist dir bewusst, dass der Strom, den das Netzteil liefert, im Mittel kleiner ist als der Strom durch die LEDs? Wenn das Netzteil bei 24V einen mittleren Strom von 350mA anzeigt, ist der Strom durch die Dioden weit über 350mA.
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Danke für eure Hilfe! Ich habe noch mal eine Leiterplatte bestückt (siehe pic) und folgende Werte gemessen. Bei 4 Led's und einer Eingangsspannung von: 11,5V Iout = 356mA 12,7V = 294mA 14,3V = 295mA 17,3V = 305mA 22,1V = 325mA 24,5V = 335mA 30,4V = 345mA 36,5V = 356mA 36,5V = 377mA 39,7V = 387mA Rsense = 287mOhm. Bei einer Referenzspannung von 0,1V sollte der Strom 348mA betragen. Warum habe ich diese Abweichungen?
BerndB schrieb: > Warum habe ich diese Abweichungen? ziemlich sicher, weil du entweder einen Fehler in der Schaltung oder einen Fehler in der Messung hast, der sich aus den bisher veröffentlichten Daten nicht identifizieren lässt. Deshalb nochmal die Frage: Achim S. schrieb: > Wo hast du denn den Strom gemessen? Du bist dir bewusst, dass der Strom, > den das Netzteil liefert, im Mittel kleiner ist als der Strom durch die > LEDs? Ansonsten: sei so nett und zeige uns nicht nur ein Foto des Aufbaus sondern zeige das tatsächliche Leiterplattenlayout als pdf. Gib darin bitte auch die genauen Bezeichnungen der tatsächlich verwendeten Bauteile an. Dann kann man z.B. sicher nachvollziehen, ob du als Schottky-Diode tatsächlich eine 20V 8A-Diode verwendet hast. Falls ja, dann ist natürlich das der Grund, dass der Strom bei Spannung über 20V deutlich ansteigt.
und noch als Vorschlag, was du am Aufbau ausprobieren kannst: klemme einen Elko mit einigen 10µF oder 100µF an die Klemmen, bei denen die Versorgungsspannung auf deine Platine kommt.
Hallo Achim, danke für deine Hilfe! Die Schottky-Diode verträgt 60V/8A. Das mit den Elkos habe ich versucht, hat aber nichts gebracht.
Ok, dann herrscht bezüglich der diode Klarheit. Dann jetzt zum dritten und letzten mal die Frage: Achim S. schrieb: > Achim S. schrieb: >> Wo hast du denn den Strom gemessen? Du bist dir bewusst, dass der Strom, >> den das Netzteil liefert, im Mittel kleiner ist als der Strom durch die >> LEDs? Und was das angehängte pdf angeht: das zeigt den Schaltplan. Es wäre wichtig, ein pdf des Layouts zu erhalten, bei dem man verfolgen kann, wie die Leitungsführung beim Schaltregler tatsächlich aussieht.
Achim S. schrieb: > Und was das angehängte pdf angeht: das zeigt den Schaltplan. Es wäre > wichtig, ein pdf des Layouts zu erhalten, bei dem man verfolgen kann, > wie die Leitungsführung beim Schaltregler tatsächlich aussieht. sorry: ich hatte zu oberflächlich geschaut. Auf den Folgeseite ist das Layout, werde ich mir nachher mal genauer anschaun.
BerndB schrieb: > Ich messe den Strom der durch die Led's fließt! Und womit? Der Strom durch die LED ist ja kein Gleichstrom. Im Abwesenheit eines Glättungskondensators kriegen die LED jeden Stromripple zu sehen. Und daß sich das Tastverhältnis mit der Eingangsspannung ändert, ist ja klar.
ok, jetzt hab ich mal einen Blick aufs Layout geworfen. Die Leitungsführung ist nicht ganz verkehrt, da finde ich nichts, was ein solches grobes Fehlverhalten der Schaltung erklären würde. Der Teiler zur OutputShortProtection ist für meinen Geschmack sehr weit weg und sehr hochohmig. Und auch die Durchkontaktierungen finde ich nicht ideal - das Vin des AL8863 würde ich z.b. an den Bufferkondensatoren abholen. Dann misst du zwar noch ein par mOhm Leiterbahn als Shuntwiderstand mit. Aber die Lötzinnbrücken am Shuntwiderstand dürften ein mehrfaches an ungewolltem Widerstand mit reinbringen. Von daher wundert es mich nicht, wenn der Ausgangsstrom zu klein ist (kann durch ungewollt großen Messwiderstand passieren). Aber es wundert mich, dass er so instabil ist wie von dir gemessen. Axel S. schrieb: > Und womit? Der Strom durch die LED ist ja kein Gleichstrom. Im > Abwesenheit eines Glättungskondensators kriegen die LED jeden > Stromripple zu sehen. Und daß sich das Tastverhältnis mit der > Eingangsspannung ändert, ist ja klar. Das Multimeter sollte auf DC eingestellt werden, so dass es den Mittelwert des Strom misst. Denn der AL8863 regelt den Mittelwert des Stroms auf den gewünschten Zielwert. Als nächstes würde ich es mit weiteren Messungen versuchen: wie ist der Spannungsabfall an der Last (in Ergänzung zu der oben gezeigten Messtabelle). Ebenfalls mit Handmutimeter im DC-Bereich messen. Ist der Spannungsabfall halbwegs konstant, wie es für 4 Dioden sein sollte? Falls du ein Oszi hast: wie sieht in den verschiedenen Bereichen die Gate-Ansteuerung aus? Zeigt der Fault-Ausgang ab und zu eine Fehlerkondidtion an? Wenn der Baustein die ganze Zeit arbeitet ohne einen Fault anzuzeigen: was misst du als mittlere Spannung über dem Sense-Widerstand?
Achim S. schrieb: > Aber > es wundert mich, dass er so instabil ist wie von dir gemessen. Der Strom ändert sich nach Vin. Es gibt klare Korrelation. Ob es von der Schaltung kommt oder IC selber ist offen. Wenn das Layoutfehler usw ist, warum ist der Strom anders mit verschiedende Vin's? Glecie Error da sein, oder? Etwas besseres ist eine Vergleichsmessung. Probier mal einen anderen Baustein.
ElektroFH schrieb: > Wenn das Layoutfehler usw ist, warum ist der Strom anders mit > verschiedende Vin's? Ich weiß noch nicht wo de Fehler liegt. Um das zu klären habe ich nach ergänzenden Messungen gefragt. ElektroFH schrieb: > Glecie Error da sein, oder? Wie bitte?
Vielen Dank für eure Unterstützung! Hier noch einige Messungen: Rsense gemessen an den Vias die die Verbindung zu CSN(Pin8) und Vin(Pin6) hestellen = 292mOhm. Die gemessene Spannung an diesen Punkten (Usense) verhält sich proportional zum gemessenen Strom Iled. Den Baustein habe ich mehrfach gewechselt. Achim: Die Lage und die Werte des OutputShortProtection habe ich mehrfach verändert aber haben keine Veränderung bewirkt. Hier meine aktuellen Messwerte: Uin Uled Usense(mV) I_led(mA) 11,9 11,49 91 316 13,4 11,45 84 293 15,2 11,45 86 297 18,2 11,46 89 309 20,2 11,47 92 317 22,7 11,48 95 327 24,1 11,49 97 335 27,3 11,51 100 345 30,9 11,53 103 358 33,3 11,53 365 365 39,6 11,56 387 387 Die Leiterplatte hat 70µm Cu statt 35µm! Vielen Dank!
Es tut mir leid, hier eine Korrektur: 33,3 11,53 106 365 39,6 11,56 112 387
Nehm dazu mal den Duty mit auf, damit man die Spannung über deinen Nesswiderstand dazu in Verhältnis setzten kann... Ich denke immernoch, das es ein Messfehler deiner Methode ist und dein Messgerät schlicht weg nicht den pulsierenden Strom nahe 1MHz messen kann. Vielleicht bringt es etwas, den Ausgangsstrom per EMV-Filter etwas zu "schönen" - damit deine Messgeräte das richtige messen. Also etwa so wie hier: https://www.we-online.com/katalog/datasheet/1780050.pdf ab Seite 12.
Du hast viele Messungen, Änderungen (u.a. Bauteil wechseln) gemacht usw. Das Layout sieht auch nicht groß verdächtig aus. Was bleibt übrig als Grund? Die Integrierte-Schaltung selber. M.M. einen anderen Baustein/Hersteller schon im Visier nehmen.
Mit einem anderen Baustein ist das so eien Sache, da gibt es nicht so viele von. Preis, Verfügbarkeit und Lieferzeit. Wie gesagt bis 3A bei 60V.
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BerndB schrieb: > Die gemessene Spannung an diesen Punkten (Usense) > verhält sich proportional zum gemessenen Strom Iled. Ich wollte schon widersprechen. Aber mit der nachgelieferten Korrektur der letzten beiden Messwerte gebe ich dir recht. Der Strom variiert annähernd linear mit der Eingangsspannung. Außer beim niedrigsten Wert der Eingangsspannung, bei de der Regler evtl. kontinuierlich durchschaltet ohne den Stromfluss zu regeln. Zur Sicherheit nochmal nachgefragt: dein Messgerät steht dabei im DC-Bereich, d.h. du misst die zeitlich gemittelte Größe und nicht einen Effektivwert? Dann könnte ich mir vorstellen, dass die Steigung dieser Kurve tatsächlich der Line Regulation entspricht. Der AL8863 ist im Endeffekt ein Zweipunktregler (er schaltet mit Hystere ein und aus). Das ergibt tatsächlich eine gewisse Abhängigkeit des Stroms von der Eingangsspannung. Evtl. spielt noch eine Rolle, wie gut die Schaltflanken des FETs sind, weil das natürlich zu einer verzögerten Regelung führt. Hier wäre eine Oszi-Messung von U_GS interessant. Und zur Sicherheit doch auch noch ein Blick auf den Fault-Ausgang des AL8863, ob der Baustein nicht doch ab und zu eine Fehlerkondition zu erkennen glaubt.
Danke Achim für deine schnelle Antwort! Der Fault-Ausgang ist durchgehend auf high. Mein Messgerät steht auf "DC". Meine Oszi-Messung: Beim untersten Wert (11,8-11,9V Ue) springt das Gate von Low auf High. Bei zunehmenden Uin bildet sich eine PWM von ca. 100kHz mit etwa 10:1 Highanteile. Dieses Tastverhältnis wird mit zunehmenden Uin kleiner und die Frequenz wird zunehmend höher bis etwa 550kHz.
Achim S. schrieb: > Der AL8863 ist im Endeffekt ein Zweipunktregler (er schaltet mit Hystere > ein und aus). Das ergibt tatsächlich eine gewisse Abhängigkeit des > Stroms von der Eingangsspannung. Und zwar nicht durch die Regelung, sondern die Reaktionszeit zwischen Erreichen des Abschaltpunktes und dem tatsächlichen Abschalten von 100ns. 47uH, 20V Differenz, 100ns, macht 42mA Differenz, kommt mit seinen Diagrammen (387 zu 317mA) grob hin. Je grösser die Induktivität, um so weniger ändert sich der Strom in der Zwischenzeit. Mit 220uH sollte die Stromänderung auf 1/4 absinken.
BerndB schrieb: > Der Fault-Ausgang ist durchgehend auf high. > Mein Messgerät steht auf "DC". Danke für die Klärung BerndB schrieb: > Bei zunehmenden Uin bildet sich eine PWM von ca. 100kHz mit etwa 10:1 > Highanteile. Dieses Tastverhältnis wird mit zunehmenden Uin kleiner und > die Frequenz wird zunehmend höher bis etwa 550kHz. Ok, das ist das normale und erwartete Regelverhalten. Was ich mit der Messung der Schaltflanke gemeint habe, war die Steilheit der einzelnen Ein- und Ausschaltflanke. Wenn die "unnötig lang" ist und evtl. schon einen signifikanten Teil der Schaltperiode einnimmt, dann verschlechtert das das Regelverhalten. Dein FET kann immerhin 8A und 60V. Wenn du einen mit vergleichbarer Technologie aber mit 2A nehmen würdest, hättest du für den augenblicklich gewählten Strom immer noch reichlich Reserve, aber die Schaltflanke wäre um ein mehrfaches schneller.
MaWin schrieb: > Und zwar nicht durch die Regelung, sondern die Reaktionszeit zwischen > Erreichen des Abschaltpunktes und dem tatsächlichen Abschalten von > 100ns. Na ja, genau aus der Verzögerung (und der Hysterese) ergibt sich ja die Regelungscharakteristik. Und wenn die Verzögerung aufgrund der schlappen Schaltflanke ein Vielfaches der AL8863 internen Verzögerung entspricht, dann verschlechtert das das Regelverhalten.
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Danke! Ich versuche es mit einem anderen FET.
Achim S. schrieb: > Na ja, genau aus der Verzögerung (und der Hysterese) ergibt sich ja die > Regelungscharakteristik Denk nochmal drüber nach, die Hysterese ist gewollt, die Verzögerung wirkt genau kontraproduktiv.
BerndB schrieb: > Danke! > Ich versuche es mit einem anderen FET. Die Zeitablenkung sollte so eingestellt sein, dass man wirklich die Schaltflanke sieht. Also etwas im Bereich 200ns/Kästchen, nicht viele µs/Kästchen. Und nimm für die Darstellung der Messung möglichst die Screenshot-Funktion deines Oszis, damit man auch wirklich was erkennen kann.
MaWin schrieb: > Denk nochmal drüber nach, die Hysterese ist gewollt, die Verzögerung > wirkt genau kontraproduktiv. Ich sehe auch mit nochmaligem Nachdenken keinen Widerspruch zu dem, was ich geschrieben habe.
Könnte das auch an meiner Induktivität liegen? siehe: RS No.: 770-1047
BerndB schrieb: > Könnte das auch an meiner Induktivität liegen? > siehe: > RS No.: 770-1047 Die Regelung des AL8863 beruht darauf, dass der Strom immer in einem bestimmten Bereich gehalten wird. Wenn der Momentanwert des Strom zu klein wird, schaltet der FET ein (und der Strom beginnt zu steigen). Wenn der Momentanwert des Stroms zu groß wird, schaltet er aus (und der Strom beginnt zu fallen). Es ergibt sich ein annähernd dreiecksförmiger Stromverlauf, wobei die steigende und fallende Flanke des Strom unterschiedlich steil sind. Die Verzögerung sort dafür, dass in beiden Richtung etwas "übergeschossen wird". Der Momentanwert des Strom wird etwas kleiner und größer als eigentlich vorgesehen. Und das Überschießen ist um so stärker, je steiler die Flanke ist. Dein hohes U_in führt zu entsprechend steilen Flanken, daher die Abhängigkeit von U_in. Wie MaWin geschrieben hat wird der Effekt kleiner, wenn die Induktivität größer ist, weil damit die Flanken des Stroms insgesamt flacher werden. Mit der z.B. doppelten Induktivtät solltest du also prinzipiell den selben Verlauf haben, aber die Steigung der Kurve I_Led(U_in) sollte flacher werden. Daneben hilft es, die Verzögerung zu reduzieren falls möglich (d.h. falls das Schalten des FET einen signifikanten Anteil daran hat, dann den FET zu tauschen). Was deine Spule angeht: ich finde es seltsam, dass in der Beschreibung von RS eine Self Resonant Frequency von max. 100kHz angegeben ist. Wenn das stimmen sollte, wäre die Spule bei 500kHz Schaltfrequenz natürlich nicht geeignet. Aber ich glaube, dass sich die Angabe bei RS entweder einfach falsch ist oder sich auf die gesamte "Spulenfamilie" bezieht, bei denen einige eine sehr viel höhere Induktivität haben (und damit eine niedrigere SRF) BerndB schrieb: > Hier noch einmal. Kannst du in dem Bild erkennen, wie die Zeitachse eingestellt ist? Ich sehe leider nichts von den Einstellungen im Foto. Mit einem Screenshot vom Oszi könnte man das ablesen.
Achim S. schrieb: > Dein hohes U_in führt zu > entsprechend steilen Flanken und um es noch genauer zu sagen: es führt zu einer steilen ansteigenden Flanke. Die ergibt sich aus (U_in-U_LED)/L Ein hohes U_in ändert nichts an der Steigung der fallenden Flanke. Daher führt der Anstieg von U_in zu zunehmendem Überschießen des Stroms "nach oben", das Überschießen nach unten bleibt dabei gleich.
Danke Achim für deine Mühe! Bei meinem Rigol funktioniert die Screenshot-Funktion leider nicht. Er steht auf 100ns. Vielen Dank für deine Mühe!! Ich bin Rentner und leider kein Studierter..
Achim S. schrieb: > Was deine Spule angeht: ich finde es seltsam, dass in der Beschreibung > von RS eine Self Resonant Frequency von max. 100kHz angegeben ist. Wenn > das stimmen sollte, wäre die Spule bei 500kHz Schaltfrequenz natürlich > nicht geeignet. Aber ich glaube, dass sich die Angabe bei RS entweder > einfach falsch ist oder sich auf die gesamte "Spulenfamilie" bezieht, > bei denen einige eine sehr viel höhere Induktivität haben (und damit > eine niedrigere SRF) 100kHz (*) ist die Meßfrequenz der ganzen Parameter, nicht die SRF (keiner dieser Spulen). Besagte SRF variierte natürlich sehr stark innerhalb einer Familie mit dermaßen breitem Induktivitätsspektrum - und müßte wenn_denn gesondert einzeln angegeben werden. Ist sie halt hier nicht. (*: Siehe jeweils "das Kleingedruckte" unter den Untertypen-Tabellen.) Max. Betriebsfrequenz kann man einschätzen über den letzten Graph im DaBla: "Core Loss". Dort ist für 500kHz keine Linie, nur für 300kHz. Das bedeutet aber nur, daß es, obwohl nicht optimal, gehen sollte. (Höher allerdings würde ich sicher nicht gehen wollen damit. Weil es ja auch genügend Spulen für höhere Frequenzen gibt, welche i.a. auch DaBlas mit jeweils gesondert angegebener SRF besitzen... ;-)
BerndB schrieb: > Ich bin Rentner und leider kein Studierter.. Das ist im Grunde egal bzw. kein Problem - denn die Einstellung "man lernt nie aus" braucht man als Elektroniker jeden Alters. Es wäre nur vielleicht anzuraten - da Dir so was evtl. noch nicht bekannt ist - LEDs prinzipiell (/besser gesagt: so weit möglich) nicht mit dem spezifizierten Maximalstrom zu betreiben, sondern besser m.o.w. weit darunter zu bleiben. Das erhöht zugleich Lebensdauer wie auch Effizienz (ungelogen). Es mag also vorteilhafter sein, für einen bestimmten Licht-Output eine "dickere" LED unterfordert arbeiten zu lassen - als eine nutzen zu wollen, die das Geforderte grade so schafft. (Oder falls es keine dickere gibt z.B. 2x seriell mit 1/2 Strom.)
dfghjkl schrieb: > 100kHz (*) ist die Meßfrequenz der ganzen Parameter, nicht die SRF > (keiner dieser Spulen). Auf der Seite von RS https://my.rs-online.com/web/p/wire-wound-surface-mount-inductors/7701047/ steht halt explizit: Maximum Self Resonant Frequency: 100kHz Das hatte mich gewundert, aber die Angabe ist dann eben einfach falsch. BerndB schrieb: > Bei meinem Rigol funktioniert die Screenshot-Funktion leider nicht. Oft lässt sich über das System-Menue oder über ein Utility-Menue (oder etwas ähnliches) einstellen, wie das Gerät reagiert, wenn man die Printscreen-Taste drückt. Evtl. ist deine Konfiguration da nicht optimal. Aber wenn die letzte Messung 100ns/DIV hat, dann liegt die Schaltzeit jetzt schon deutlich unter 100ns - dann läst sich auf der FET-Seite nicht mehr all zu viel verbessern.
Hallo, das Problem ist gelöst! Es lag an der zu geringen Induktivität. Anstatt 47µH habe ich 220µH genommen und mein Ausgangsstrom ist nahezu konstant bei einer Eingangsspannung von 12V-60V. Ich danke euch allen recht herzlich! BerndB
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