Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Probleme mit Feedback loop SMPS


von Vorname N. (mcu32)


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Hi zusammen,

derzeit beschäftigt mich der Feedback-Kreis meines SMPS.
Nach langem durchwälzen der Theorie und diversen Application Notes bin 
ich eigentlich davon ausgegangen, das ich die ganze Sache kapiert habe.
Dachte ich zumindest.

Zu meinem Problem:
Für ein isoliertes Feedback auf die Primärseite verwende ich eine 
programmierbare Spannungsreferenz (TL431x, Klassiker) und einen 
Optokoppler.
Die Auslegung des Spannungsteilers habe ich mit der Application Note 
SLVAF37 von TI vorgenommen, genau so wie die Auslegung des 
Vorwiderstands der Optokoppler-LED (Optokoppler ist VO617A-3). Nun ist 
es aber so, dass der Optokoppler ein völlig anderes Verhalten zeigt als 
ich nach dem Einsehen des Datenblattes erwarten würde.

Meinen Vorwärtsstrom habe ich auf ca 220uA eingestellt. Nach den CTR 
Werten des DaBla (etwa 0,3*200 bei dem genannten Vorwärtsstrom) sollten 
dabei etwa ca 130uA auf der Transistorsseite des Opto als Kollerstrom 
fließen.
Bei einer Spannungsversorgung von 2,5V und einem Pull-Up Widerstand von 
18k sollte dabei also eine Spannung von etwa 2,34V über dem Widerstand 
abfallen und die Spannung des Feedback Pins sollte ca 160mV betragen.

Jetzt ist es aber so, dass der Optokoppler scheinbar scheinbar völlig 
durchsteuert sofern ich sekundärseitig keine Last dran habe. Drehe ich 
die Last bis in den Amperebereich auf funktioniert das ganze so 
halbwegs. Allerdings wird auch die eingestellte Ausgangsspannung dabei 
nicht eingehalten.

Meine erste Idee ist, dass der  von mir eingestellte Versorgungsstrom 
der LED viel zu gering ist und ich quasi in der Cut-Off Region lande.
Vielleicht habe ich das ganze auch einfach falsch verstanden.

Ich hoffe ich habe mich soweit klar ausgedrückt. Falls jemand eine Idee 
hat bin ich für jeden Hinweis dankbar.

: Verschoben durch Moderator
von Luca E. (derlucae98)


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Vorname N. schrieb:
> Meine erste Idee ist, dass der  von mir eingestellte Versorgungsstrom
> der LED viel zu gering ist

Kriegt der TL431 genug Strom?

Schaltplan ist hilfreich.

von Vorname N. (mcu32)


Angehängte Dateien:

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Da mein richtiger Schaltplan auf dem Arbeits-PC ist kann ich nur ein 
Schema aus der oben genannten Application Note anbieten.
Sollte aber für eine bessere Übersicht reichen.

Vcc = 2,5V
R = 18k (interner Pull-Up)
C auf der Transistorseite = 470pF
Rbias = 19k
Vo = 8V
Rt = 18,2k
Rb = 8,2k
R im Feedback = 4,7k
C im Feedback = 2,2N

Strom über dem Spannungsteiler ~ 300uA

: Bearbeitet durch User
von Luca E. (derlucae98)


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Rbias ist zu groß. Der TL431 braucht mindestens 1 mA Kathodenstrom.

von AufArbeit (Gast)


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Es hilft dem TL431, wenn man parallel zur LED im Optokoppler einen 
Widerstand schaltet, damit immer genug Strom fliessen kann.

von AufArbeit (Gast)


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https://www.onsemi.com/pub/Collateral/TND381-D.PDF beschreibt die 
Auslegung ganz gut. Eigentlich ist es noch komlizierter und ohne 
geeinete Messmittel kaum möglich. Hat man das nicht muss man halt 
frickeln und in langen Reihen die Kompensation ausglegen.

von Vorname N. (mcu32)


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Vielen dank für die Note von OnSemi. Verrückt, dass die Firme so 
detailiert über die Auslegung mit einem Konkurenzprodukt schreibt :)
Ich probiere am Montag mal eine Variante mit Biaswiderstand für ~1mA 
Kathodenstrom.
Hat mir auf jeden Fall sehr geholfen! Ist aber dann doch alles 
komplizierter als ich dachte :/

@AufArbeit
Mit Messgeräte meinst du einen Network Analyzer? Den hatte ich 
tatsächlich da.

: Bearbeitet durch User
von Luca E. (derlucae98)


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Vorname N. schrieb:
> Verrückt, dass die Firme so detailiert über die Auslegung mit einem
> Konkurenzprodukt schreibt

Es gibt den TL431 auch von Onsemi.

Weitere Literatur von Christophe Basso zum Thema: 
https://cbasso.pagesperso-orange.fr/Downloads/Papers/The%20TL431%20in%20loop%20control.pdf

von AufArbeit (Gast)


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Vorname N. schrieb:
> Mit Messgeräte meinst du einen Network Analyzer? Den hatte ich
> tatsächlich da.

Ja, den braucht man für die Bodeplots. Aber man muss ja auch den 
Regelkreis anregen können. Dafür braucht man dann sowas wie einen einen 
Einkoppeltrafo oder eine steuerbare Stromquelle mit Monitorausgängen. 
Bei Omicron gibts ein paar Appnotes dazu: 
https://www.omicron-lab.com/applications/detail/news/dcdc-converter-stability-measurement
Dazu kommt, dass die TL431 der einzelnen Hersteller sich im 
Regelverhalten unterscheiden. Mit Ti könnte es stabil sein, während es 
mit OnSemi schwingt. Immer bei einem Hersteller bleiben! Den Optokoppler 
sollte man im eingestellten Arbeitspunkt einfach mal bzgl. 
Stromübertragungsfaktor vermessen. Die Dinger haben häufig riesige 
Toleranzen.

von Vorname N. (mcu32)


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AufArbeit schrieb:
> Ja, den braucht man für die Bodeplots. Aber man muss ja auch den
> Regelkreis anregen können.

Das ist kein Problem, ich habe einen mit integriertem Frequenzgenerator 
zur Verfügung. Die OptoKoppler Toleranz ist tatsächlich sehr nervig :/

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