Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Boost Converter Startprobleme


von Alexander H. (alexander_h732)


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Hallo Leute,

beim Experimentieren mit
BL8530/ME2108 („PFM“) boost convertern ist mir ein seltsames Verhalten 
aufgefallen.
Ich nutze die Standard-Ebayplatine (min. Eingang
0,8> 5V Ausgang).
https://www.ebay.de/itm/404435226935
https://file.yzimgs.com/390228/2012041215332322.pdf
https://www.sunrom.com/download/789.pdf

Beim Testen hatte sich für eine Last von 70mA eine Spule von 22uH 
ergeben. Vorteilhaft ist wohl ein möglichst geringer DC-Widerstand 
(große Spule und möglichst dicker Draht). Testweise hatte ich eine 
Drossel (14x16mm) mit 3x 0,5mm Draht bewickelt.
Die Testspule (22uH) hat einen DC-Widerstand von 0,02 Ohm und eine Güte 
von 10.
Damit lief der Wandler relativ sparsam und er lief sicher an.

Um den Aufbau zu verkleinern, hab ich nach verfügbaren Alternativen 
gesucht. Eine SMD-Speicherdrossel (22uH/4A, 0,04Ohm DCR, Güte 4) von 
Würth schien gut geeignet.

Die Spule funktioniert gut oder besser als die Selbstgewickelte, aber 
leider läuft der Wandler damit nicht immer an. Auf dem Oszi sieht man 
ein Zucken, dh. er versucht wohl zu starten und zieht dann auch Strom. 
Wenn er richtig anläuft, dann schwingt er scheinbar mit 130KHz.
Später hab ich herausgefundenen, dass der Wandler sich zuverlässig 
starten lässt, wenn man den Kippschalter mit Kraft anschnippt (und 
während der Strommessung per Multimeter mittels Messspitzen startet er 
auch gut).
Ich hatte mal gelesen, dass evtl. ein kräftiger Startimpuls nötig sein 
kann, aber dass das wirklich funktioniert, hätte ich nicht erwartet.😀

Woran könnte das veränderte Startverhalten liegen (Güte der Spule zu 
gering?)?
Was kann man machen, um den Wandler sicher, d.h. nur per Kippschalter am 
Akku (eingangsseitig) zum Starten zu bringen?
Gibt es eine Möglichkeit, einen kräftigen Startimpuls zum Einschalten zu 
integrieren?
Vielleicht gibt es auch Unterschiede bei den Schaltern? Das Anschnippen 
geht zwar in 8/10 Versuchen, aber vielleicht geht das eleganter.🙂

Viele Grüße und Danke schon mal für Eure Hilfe.

Alexander

: Verschoben durch Moderator
von Michael B. (laberkopp)


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Spiele mal mit der Kapazität des Ausgangskondensators, schliesse vor dem 
Chip und nach dem Schalter einen ordentlichen Eingangskondensator an 
(ähnlicher ESR wie die Spule)

und versuche mal Startvorgänge bei angelegter Eingangsspannung aber 
geschaltetem CE.

von Gerd E. (robberknight)


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Schlägt vielleicht die Überstrom- oder Unterspannungs-Schutzschaltung 
an?

Das könnte vor allem bei zu großem Ausgangskondensator passieren.

Beobachte dazu mal die Stromaufnahme (Shunt einfügen) und die 
Eingangsspannung auf dem Oszi.

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Alexander H. schrieb:
> kräftiger Startimpuls nötig

Das mag mal vor langer Zeit bei diesen freudlosen Selbstschwingern 
gegolten haben.
Moderne Schaltregler funktionieren aber nicht unter trickreicher 
Ausnutzung von Bauteileigenschaften, die sich nach Mondphase und 
Temperatur ändern.

Du hast etweder einen Spannungseinbruch oder eine Überstromabschaltung 
vorliegen.
Im Schaltmoment muss der Regler die kapazitiven Peaks von Schottky Diode 
und Spule stemmen.
Da es geht wenn der Kippschalter wie wild prellt bzw. die 
Multimeterspitzen herumkratzen, tippe ich auf Überstrom.

Was lässt Dich vermuten 22uH wären geeignet?
Das DB erwähnt ausdrücklich Überstromfehler bei zu kleiner Spule.

Multimeter ist nutzlos. Du brauchst ein 100Mhz Speicheroszi um die 
schnellen Ereignisse an den Flanken zuverlässig sehen zu können.

Gerd E. schrieb:
> vor allem bei zu großem Ausgangskondensator
Nein, das ist völlig unabhängig davon.
Der Boost liefert nur was man vorher ins Magnetfeld gesteckt hat.
Die Strommessung erfolgt nur im Switch und der sieht nur den Strom von 
Spule zu GND und den Rückstrom der Diode.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Multimeter ist nutzlos. Du brauchst ein 100Mhz Speicheroszi um die
> schnellen Ereignisse an den Flanken zuverlässig sehen zu können.

Das erste was man nach Gehirn braucht ist Taschenrechner um
damit die Bauteile zu berechnen. Dann kommt der Oszi plus die
Faehigkeiten damit umzugehen, also kein Pigtail verwenden!

> Moderne Schaltregler funktionieren aber nicht unter trickreicher

ES gibt sogar welche die haben eine versteckte kleine MCU oder
wenigstens eine Statemachine drin um das Fehlverhalten der
Entwickler gebuehrend zu belohnen. :-D

Vanye

von Christoph Z. (rayelec)


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Im DB wird als Ausgangskondensator ein Tantal verlangt. Die haben I.d.R. 
einen deutlich höheren ESR als Keramik-C. Ich habe es schon oft erlebt, 
dass Spannungsregler bei zu tiefem ESR von Kondensatoren nicht richtig 
funktionieren!

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Christoph Z. schrieb:
> Tantal verlangt

Nö.
Verlangen und Empfehlen wg. niedrigerem ESR als Elko ist ein großer 
Unterschied.

Nochmal:
Dieser Boost Wandler bekommt vom Strom in den Ausgangskondensator rein 
garnichts mit.
Weder wird die Größe beschränkt, noch wird eine Aussage zum funktional 
zulässigen ESR getroffen.

Dieser Wandler ist strunzdumm und kann gerade mal das Minimum dessen was 
er können muss.
Ein billo Teil für die ganz einfachen Hilfsversorgungen.
Wenn man sich mal im Vergleich den NCP1403 ansieht, fällt auch auf wie 
überaus rudimentär das Datenblatt zu dem BL8530/ME2108 ist.

Die Gründe weswegen etwas läuft oder nicht läuft sind auf dem Oszi 
abzulesen, wenn man weiß was man tut.

von Gerd E. (robberknight)


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Michael schrieb:
>> vor allem bei zu großem Ausgangskondensator
> Nein, das ist völlig unabhängig davon.
> Der Boost liefert nur was man vorher ins Magnetfeld gesteckt hat.
> Die Strommessung erfolgt nur im Switch und der sieht nur den Strom von
> Spule zu GND und den Rückstrom der Diode.

Ja, das gilt für die Cycle-by-Cycle-Strommessung des Boosts.

Im Einschaltmoment, wenn Ein- und Ausgangskondensator entladen sind, 
muss die Versorgung in der Lage sein beide zu laden. Da kann gut die 
Unterspannungsabschaltung greifen und das Ding wieder stilllegen.

Nach nem kurzen Moment kommt dann wieder genügend Eingangsspannung. Der 
Regler startet nach etwas Pause wieder an. Wenn der Ausgangskondensator 
noch nicht geladen ist, wird jetzt ordentlich Strom gebraucht um den zu 
laden. Wenn dadurch die Eingangsspannung wieder unter den Schwellwert 
zusammenbricht geht er gleich wieder wegen Unterspannungsabschaltung 
aus.

Wenn jetzt auch noch die Last am Ausgang etwas Strom zieht wird bei 
ungünstigen Bauteilverhältnissen der Startmoment nie überwunden.

Es gibt auch noch andere Mechanismen ähnlicher Art die zu solchen 
Problemen führen können. Man muss sich die Spannungs- und Stromkurven 
auf dem Oszi ansehen um zu sehen was es hier ist.

von Michael (Firma: HW Entwicklung) (mkn)


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Gerd E. schrieb:
> bei
> ungünstigen Bauteilverhältnissen der Startmoment nie überwunden.

Also eine Last die die ungeboostete Spannung bereits derart belastet das 
die Quelle einbricht?
Denn ansonsten tritt Dein Szenario nicht ein.

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