Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Mal ganz allgemein zur Spule vom Schaltregler.


von Thomas (kosmos)


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Nachdem ich eigentlich Schaltreglern immer aus dem Weg gegangen bin, 
habe ich heute mal eine kleine Schaltung mit einem LM2575-Adj aufgebaut. 
Als Diode hatte ich was passendes da, als Spule einen etwas größeren Typ 
mit 680µH anstatt der 150µH die im Datenblatt stehen. Gut dacht ich mir 
durch den höheren induktiven Widerstand wird der Strom eben langsamer 
steigen was ja die Störungen geringer ausfallen läst. Nun gut das Ding 
läuft absolut unauffällig nicht mal am Oszi, mit kleinster 
Zeiteinteilung, ist irgendetwas zu sehen. Habe es mal mit einer LED 
Schaltung belastet 12V/50mA als auch mit einer MR16 Halogenlampe 
allerdings mit geringer Ausgangsspannung um den Strom gering zu 
halten(0,7A).

Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen, was 
kann hier der Nachteil sein evtl. Effizienzverlust?

: Verschoben durch Moderator
von Florian L. (muut) Benutzerseite


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Größere Induktivität ist größer und teurer bei gleichem Ausgangsstrom. 
Und die Ausregelung von Lastsprüngen ist schlechter.

von Michael B. (laberkopp)


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Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen

Nein.

Beim step down Buck Regler bewirkt eine höhere Induktivität einen 
geringeren Stromripple, aber auch langsamere Reaktion auf 
Lastschwankungen.

Bei einem step up Boost Regler wird ggf. der berechnete Strom gar nicht 
erreicht, der Übergang von diskontinuierlich zu kontinuierlich 
verschoben und die Lastausregelreaktion verlangsamt.

: Bearbeitet durch User
von Peter M. (r2d3)


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Hallo Thomas,

Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern lieber eine größere Spule zu nehmen, was
> kann hier der Nachteil sein evtl. Effizienzverlust?

Vorab - ich bin nicht kompetent!

Zum LM2575 gibt es ein wunderschönes Datenblatt von National 
Semiconductor mit Anweisungen für Doofe (also für mich!).

Da wird im Detail die Bauteildimensionierung, auch die der Spule 
erklärt.

Du müsstest Deine maximale und minimale Eingangsspannung in die Formel 
zur Berechnung der Spulen-Volt*µs-Konstante E*T ( V*µs) einsetzen und 
kannst dann im Diagramm 7 im Schnittpunkt der Konstante mit dem 
maximalen Strom die erforderlichen Spuleninduktivität ablesen, bzw. auch 
sehen, ob der Schaltregler dann noch kontinuierlich arbeitet.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> Kann man das so verallgemeinern[,] lieber eine größere Spule zu nehmen [...]?

Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem 
deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer 
man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann, wie die Bauteile 
(nicht nur die Powerinduktivität) dimensioniert werden könnten und oft 
auch sollten oder gar müssen, damit das funktionieren kann.

: Bearbeitet durch User
von Thomas (kosmos)


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also vielen Dank ich werde mich da mal genauer einlesen. An die 
Eingangsspannung habe ich garnicht gedacht diese entscheidet ja mitunter 
wie schnell die Spule gesättigt wird. Die Lastsprünge werden aber auch 
durch den Ausgangselko gedämpft.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Groessere Induktivitaet hat den Vorteil, dass die Grenze vom Übergang 
aus dem lückenden in den nichtlückenden Betrieb bei niedrigerer Teillast 
stattfindet.

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Thomas schrieb:
> also vielen Dank ich werde mich da mal genauer einlesen.

Wird man nach und nach langsam verstehen lernen, wenn man sich mit 
vielen solchen Schaltungen und Diagrammen befasst, die Datenblätter dazu 
sorgfältig studiert und zusätzlich noch ordentlich Praxis mit den 
Reglern macht, dauert aber ein paar Jahre, insofern hat man einen langen 
Weg vor sich. Ein solides Grundwissen in ET ist natürlich Voraussetzung 
hierfür und das Motto „ohne Fleiß kein Preis!” hat selbstverständlich 
auch hier seine Gültigkeit. Eine eigene, gute Low-Impedanz-Platine für 
so einen Schaltregler zu entwerfen und vor allem verstehen, was da 
strommäßig vor sich geht, ist ein ganz anderes Thema – das schafft hier 
kaum einer, was man ja auch sowohl anhand der Threaderöffnungen (Hilfe, 
mein Regler tut piepen, schwingen, kaputtgehen etc) als auch Antworten 
für den jeweiligen Unglücksraben ganz gut sehen kann.

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Gregor J. schrieb:

>> Kann man das so verallgemeinern[,] lieber eine größere Spule zu nehmen [...]?
>
> Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem
> deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer
> man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann,

Beim PR4001-LED-Treiber-IC ergibt eine grössere Induktivität z.B. einen 
geringeren Ausgangsstrom.

von Monk (roehrmond)


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Gregor J. schrieb:
> das schafft hier kaum einer

Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier 
nicht hilfesuchend.

(Stichwort: Filterblase)

von Thomas B. (thomas2)


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Dieter D. schrieb:
> Groessere Induktivitaet hat den Vorteil, dass die Grenze vom Übergang
> aus dem lückenden in den nichtlückenden Betrieb bei niedrigerer Teillast
> stattfindet.

Darin liegt irgendwie mein Hauptproblem der Auslegung beim Buck-Regler. 
Die benötigte Induktivität hängt ja vom Ausgangstrom ab: je kleiner der 
Strom, desto größer die benötigte Induktivität.

Der Ausgangsstrom ist aber meist nicht konstant, sondern im Extremfall 
0..Imax. Wählt man jetzt die Induktivität für Imax, ist sie bei Teillast 
viel zu klein. Wählt man die Induktivität für sehr kleine Ströme, 
bräuchte man riesige Spulen, da diese zum einen eine hohe Induktivität 
haben müssen, aber trotzdem bzgl. Sättigung und Drahtquerschnitt für 
Imax geeignet sein müssen. Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man 
einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Monk schrieb:
> Gregor J. schrieb:
>> das schafft hier kaum einer
> Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier
> nicht hilfesuchend.

Es war explizit die Rede von Leuten, die HIER agieren, insofern ist Dein 
relativ primitiv geschriebenes „Bedenken” leider völlig daneben geraten, 
aber vielleicht klappt es beim nächsten mal – irgendwo, irgendwann.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Thomas B. schrieb:
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man
> einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

Aus dem Grunde ist es notwendig zu wissen, was für ein Verbraucher am 
Schaltwandler dran hängt um dessen Verbrauchtscharakteristik 
berücksichtigen zu können.

von Monk (roehrmond)


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Thomas B. schrieb:
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man einen Kompromiss eingehen
> müssen. Aber wie genau?

Dafür gibt es bei vielen Spannungswandlern den lückenden Betrieb.

Meine Stereoanlange hat für den Standby Betrieb ein separates Netzteil.

Früher hatten manche Geräte einen Akku für den Standby, so dass das 
Netzteil ganz aus geschaltet werden konnte.

von Darius (dariusd)


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Hallo

Thomas B. schrieb:
> Der Ausgangsstrom ist aber meist nicht konstant, sondern im Extremfall
> 0..Imax.
...
> Das ist nicht sehr praktikabel, das wird man
> einen Kompromiss eingehen müssen. Aber wie genau?

Eine sehr gute Frage (ohne Ironie) die wahrscheinlich hier nicht 
vernünftig Beantwortet werden wird.

Auch wenn ich eben wegen der Frage die ich mich auch schon gestellt habe 
und deine Beobachtungen im Eingangstread schon selbst gemacht habe ("Da 
kann man in der Praxis doch alles nehmen was irgendwie auch nur ganz 
grob im Bereich Passt"?!) nehme ich, leider, an das Gregor J. recht hat:

Gregor J. schrieb:
> Wird man nach und nach langsam verstehen lernen, wenn man sich mit
> vielen solchen Schaltungen und Diagrammen befasst, die Datenblätter dazu
> sorgfältig studiert und zusätzlich noch ordentlich Praxis...

Tja Greor ist nur der wissende Überbringer der schlechten Nachricht.
Die "Schuldigen" sind die welche es nicht schaffen das ganz auf wenigen 
Seiten umfassen dabei aber verständlich zu erklären...
Wahrscheinlich ist das aber auch gar nicht möglich.
was für ein Schei... ;-)

Weil wie wahrscheinlich auch für dich ist das keine mich befriedigende 
Lösung:

Gregor J. schrieb:
> Nein, kann man nicht und sollte man auch nicht tun – unter anderem
> deswegen gibt es in den jeweiligen Datenblättern Diagramme, anhand derer
> man sich (ohne komplexe Berechnungen) orientieren kann, wie die Bauteile
> (nicht nur die Powerinduktivität) dimensioniert werden könnten und oft
> auch sollten oder gar müssen, damit das funktionieren kann.

Es funktioniert zwar dann, aber warum im Detail genau, warum für die 
beste Performance so und nicht anders, warum gerade wird genau die 
Induktivität vom Typ "XYZ" des Herseller "Spulencoil" empfohlen?
(Weil die vom Hersteller als Powerinduktivität entwickelt wurde ist auch 
so eine Nichtantwort)...

: Bearbeitet durch User
von Rolf (rolf22)


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Gregor J. schrieb:
>> Bedenke: Diejenigen, die damit kein Problem haben, melden sich hier
>> nicht hilfesuchend.
>
> Es war explizit die Rede von Leuten, die HIER agieren, insofern ist Dein
> relativ primitiv geschriebenes „Bedenken” leider völlig daneben geraten,
> aber vielleicht klappt es beim nächsten mal – irgendwo, irgendwann.

Da du mehrere Threads erwähnt hast, kann sich das "hier" nur auf das 
ganze Forum beziehen.
Und schon stimmt die Aussage, die du oben kritisiert hast, denn es gibt 
sicherlich Leute, die beim hier diskutierten Thema kompetent sind, im 
Forum agieren und noch nie nach Hilfe zu diesem Thema gefragt haben.

Logikfehler oder selektive Wahrnehmung? In der Statistik nennt man 
solches Schließen jedenfalls "grob falsch".

von Mark S. (voltwide)


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Im Falle von Abwärtswandlern ist zu unterscheiden zwischen dem einfachen 
Buck-Converter mit Freilaufdiode einerseits und dem Synchron-Buck mit 
Lo-Side switch andererseits.
Der erste geht unterhalb einer Minimallast grundsätzlich in den 
lückenden Betrieb, was zwar den besseren Wirkungsgrad bei kleiner Last 
ermöglicht, aber auch hörbare Pfeiftöne erzeugen kann.
Der Synchron-Buck arbeitet hingegen über den gesamten Lastbereich mit 
nahezu konstantem Tastverhältnis, allerdings zu Lasten des 
Wirkungsgrades  bei kleiner Last / Leerlauf.
take your poison!

: Bearbeitet durch User
von Gregor J. (Firma: Jasinski) (gregor_jasinski)


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Rolf schrieb:
> (...) denn es gibt sicherlich Leute, die beim hier diskutierten Thema
> kompetent sind, im Forum agieren und noch nie nach Hilfe zu diesem Thema
> gefragt haben.

Du hast was vergessen, also am besten nochmal genau durchlesen, was ich 
geschrieben habe.

von Veit D. (devil-elec)


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Thomas schrieb:

Hallo,

ich habe mir den Eingangstext mehrmals durchgelesen und verstehe nicht 
was nun Fakt ist.

Du hast eine Spule mit 680µH statt 150µH verwendet ohne weitere Angaben.

> Nun gut das Ding
> läuft absolut unauffällig nicht mal am Oszi, mit kleinster
> Zeiteinteilung, ist irgendetwas zu sehen.

Dieser Satz sagt mir das deine Schaltung nicht funktioniert.

Aber dann fragst du ob eine größere Spule mehr Sinn macht obwohl deine 
Schaltung jetzt schon nicht funktioniert. Dafür fehlt mir jede Art der 
Logik.

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