Buck-converter Hilfe

Na ja, ist nur Standard Level und hat ueber 500mOhm anstatt 12mOhm.

Also wohl diese hier:

SR130 kenne ich nicht. Ist das ein Russenmodell? Sicher das das eine geeignete Diode ist?

Ansonsten, die Spule soll 1A machen, ergo alles in Butter. Wobei der Spitzenstrom bei 800mA am Eingang hoeher ist. Kannst Du mal die Spannung am Drain oszillographieren? Einmal bei 20mA oder so, dann beim Fehlerfall wo die Chose ueber 500mA zieht. Am besten auch eruieren was heiss wird. Auch ein Oszillogram vom Gate waere gut.

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Gruesse, Joerg 

http://www.analogconsultants.com/

Am 4/6/2013 9:57 PM schrieb Johannes Bauer:

Wie weit sind der MosFet, L und die Schottky auseinander? Sind die mit dicken Bahnen (besser Flaechen) verbunden? Ground-Potential kontrolliert? Der Strompfad von Spule und Fet zur Batterie sollte so kurz wie moeglich sein. Auch (und besonders) ueber Ground! Koppel' die Op-Versorgung und den Atmel davon ab. Ich wuerde zwei GND-Flaechen vor- sehen, die mit einer duennen Bahn vom Atmel zum Laedeausgang verbunden sind. Ich hoff', Du weisst, wie ich's meine.

Spendier' den Messwiderstaenden vorm OpAmp (R10 und co) einen

10-47nF gegen Masse. Kannst Du da (halbwegs) saubere DC messen? Eventuell den Stromfuehlerwiderstand (viel) groesser machen. Ich wuerd' da 1Ohm nehmen und die Verstaerkung des OpAmps U1A verringern. Vlt. geht dessen Signal im Offset und Rauschen unter. Auch solltest Du den Stromfuehler mit vier Bahnen routen. 2x breit = Strompfad 2x duenn = Messung

Kontrollier' die Pfade, wo Strom fliesst. Die sollten kurz, breit und weg von den Bahnen sein, auf denen (Mess-)Signale liegen.

hth fritz

Neben den schon gesagten Dingen noch die Frage nach dem Eingangselko: viele Dinge erklären sich leichter, wenn ein Schaltregler eingangsseitig eine ideale Quelle (also auch bei Betriebsfrequenz) sieht. Ein Low-ESR-Elko wäre da angebracht.

Aus irgendeinem Grund geht der MOSFET ja offenbar sehr zügig in den linearen Bereich, was aber nicht erklärt, warum von den 800mA eingansseitig nur 30 am Akku ankommen - der Rest kann ja nur durch die Diode fliessen, aber wie sollte er das, im worst case wird der Diodenstrom so hoch wie der Ausgangsstrom.

Mach mal bitte die von Joerg angefragten Messungen...

"Johannes Bauer" schrieb im Newsbeitrag news:kjpuo3$tls$ snipped-for-privacy@news.albasani.net...

Hi, hast Du noch ein altes Mittelwellen-Radio? Irgendwo muß die Power ja landen, vermutlich schwingt Dein Kram da wild. Guck aufs Oscar und versuche, die "Töne" wiederzufinden. Ne quick&dirty-Methode, aber fix. Testweise als Hilfsantenne mit nem langen Schraubenzieher mit Plastikgriff die Platine abtasten. Verstimmt das das Katzengeheul im Radio?

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 mfg, 
gUnther

Ah, den Rüste ich gleich nach. Die Versorgung sah in der Tat schäbig aus (deutliche Klingler im Schaltmoment). 1000uF Panasonic FM kommen jetzt direkt an die Versorgung, dann...

...mache ich die und stell die Bilder rein.

Vielen Dank schonmal für den Tipp, Viele Grüße, Johannes

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 - Karl Kaos über Rüdiger Thomas in dsa

Gute Wahl. Bei 8V Ub minus etwas für die Schaltstufe bleiben mit Ringing nicht viel übrig für einen MOSFET mit einer Vgs_th von vermutlich 4,5V oder mehr - habs jetzt nicht nachgesehen, der 9520 ist bei mir lange her, arbeite seit bestimmt 10 Jahren fast nur noch mit kleinen Käfern (SO8-MOSFETs)

Ich würde generell einen LL-MOSFET einsetzen. Die AVR450-Ladeschaltung habe ich auch schon zwei mal verwendet, jeweils für NiMH, einmal in einer Spezialleuchte, einmal in meiner Diplomarbeit (keine Sorge, Quellennachweis ist gesetzt ;) Ausserdem war die Ladeschaltung nicht wirklich Teil der Arbeit, nur Beiwerk, ein ATmega war da und ein Akku musste vollwerden)

Wirklich begeistert war ich nicht, an der Regelung habe ich noch einiges gefummelt, auch mal versucht, etwas PI-Verhalten reinzukriegen. In einem aktuellen Projekt mit Li+ setze ich dann aber doch lieber einen ladecontroller von Bq ein, scheint mir sicherer...

Ja, P-Typ hatte ich keinen Logic Level hier in der Bastelkiste... ich dachte mit ~8V VIN sollte das Level nicht mehr so relevant sein, der RDSon ist natürlich trotzdem um Größenordnungen schlechter.

Zumindest sieht sie so aus (optisch). Ich kann leider nur L messen, keine anderen Spulen-Parameter (kein Messgerät vorhanden).

SB130 meinte ich, entschuldigung.

Also ich habe nach Stefans Tipp erstmal Vcc angesehen und dort ordentlich Dreck gesehen. Zuleitungen zum Labornetzteil sind etwa 50cm. Dann einen Low-ESR-Elko spendiert und die von dir angefragten Messungen durchgeführt. Allerdings scheint es jetzt zu tun, wie es soll -- kann das an der Vcc gelegen haben?

Damit meine Messungen nicht umsonst waren, hier die Ergebnisse (die für mein laienhaftes Verständnis schon seltsam aussehen, aber naja):

Die Schaltung hat ihr Verhalten auch geändert: Der Stromverbrauch "zieht" jetzt ab etwa 20% DC an. Geht dann aber dahin, wo er soll (in den Akku, FET wird nahezu nicht warm). Auf dem Oszi sieht man, dass im Drain dieser komische "Zwischenteil" von etwa +2V mit zunehmendem DC nach rechts wandert und bei 20% dann komplett in der High-Halbwelle aufgegangen ist. Bin mir nicht sicher, worauf das hindeutet.

Hätte echt nicht gedacht, dass bei 14 kHz schon alles so kritisch ist. Ich weiß schon warum mir Schaltregler suspekt sind :-)

Vielen Dank für die Hilfe! Viele Grüße, Johannes

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Distanz ist so nah wie es auf Lochraster (Prototyp) geht, also meistens direkt dran. Allerdings hatte ich keinen Elko an meiner Versorgung. Den habe ich nachgerüstet und jetzt geh das schon viel besser.

Du meinst, Atmel-Versorgung auf GND-Plane und davon abgetrennt die GND-Plane des Buck-converters, beide durch eine dünne Bahn verbunden? Momentan ist das nur ein LoRa-Prototyp, aber ich will das schon irgendwann layouten.

Ah, entschuldigung -- ich habe nur den Converter-Teil selber aufgebaut und der PWM kommt von meinem Funktionsgenerator. Wollte nur schauen ob das überhaupt funktioniert, bevor ich da einen uC ins Spiel bringe.

Werde ich fürs finale Design auf jeden Fall beachten!

Vielen Dank & viele Grüße, Johannes

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Ich nehme aus Bequemlichkeitsgründen eigentlich auch nur noch LL-MOSFETs, aber P-Level habe ich hier keine da (außer IRF7316, aber das sind gleich zwei). Stimmt gar nicht, gerade nochmal nachgesehen: IRLML5203 habe ich auch noch, maximal -2.5V UGSth und 0.1 Ohm RDSon. Der wird wohl da reinkommen, schaut ganz gut aus!

Hm, ich möchte NiCd und NiMH laden. Li ist mir zu heiß, zumal die AVR ADCs ja nicht bekannt für ihre besonders guten Messergebnisse sind. Habe mir schon aus der Sondermüll-Kiste die aussortierten Akkus wieder herausgefischt, zum Testen.

Ist hauptsächlich nur zum herumprobieren. Wenn etwas brauchbares hinten rausfällt, umso besser. Immerhin habe ich jetzt den Buck-converter halbwegs am Laufen, hab was gelernt, bin mächtig stolz und kann jetzt bestimmt gut schlafen ;-)

Vielen Dank nochmal, Viele Grüße, Johannes

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Er wird schon gehen, bei hoeheren Stroemen nur eben nicht mit besonders tollem Wirkungsgrad.

Das ist allerdings ein Winzling. Loete mal 2-3 davon parallel wenn Du noch welche hast. Kapazitaet haben sie leider keine angegeben, ist hier aber nicht so wild.

Urgs. Das ist fuer einen Schaltregler beinahe Uebersee. Sollte auch noch ein 0.1uF oder 1uF Keramik-C nahe an Source.

Wenn da vorher ueberhaupt kein Abblock-C plus Elko waren, dann mit hoher Sicherheit ja.

Bei 20% faengt dem Schaltregler bereits an die Puste auszugehen und bei

50% isser fast am Ende. Man kann sehen dass am FET dabei schon rund 2V abfallen, er kann einfach nicht mehr. Ist natuerlich jetzt Samstag und man kann keinen besseren bekommen. Wenn Du noch mehr davon in der Kiste hast schalte mal zum Test 3-4 parallel. Aber kurzdraehtig, sonst schwingt nachher noch was.

Seltsam ist auch der schlappe Anstieg der Gatespannung, zieht sich ueber mehrere usec und bei den 390pF Eingangskapazitaet sollte das weit unter

1usec sein. Sicher dass der 680ohm Widerstand auch 680ohm hat?

Ist wie beim Trabbi oder bei meiner Ente, Fuss schon in der Oelwanne und es kommt nix mehr :-)

Warte mal bis jemand gegend die Wand bollert weil der Fernseher jedesmal "ausgeht" wenn Du den Schaltregler einschaltest :-)

--
Gruesse, Joerg 

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[...]

Da habe ich bei meinem derzeitigen ATMega Design doch was Bauchkneifen bekommen und den PID wie ueblich mit Opamps gemacht. Allerdings vom uC steuerbar.

Ja, die Dinger koennen anfangen zu kokeln und man kriegt das Feuer dann nicht geloscht.

Mal den Teufel nicht an die Wand. Gibt es da irgendwelche Sauereien die das Datenblatt nicht erwaehnt? Habe gerade einen ATMega2560 in ein Design gesetzt dass sich derzeit (heute) im Layout befindet. ADCs werden da recht intensiv benutzt.

Schoen :-)

--
Gruesse, Joerg 

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Naja, vielleicht habe ich übertrieben. Hatte vor etwa zwei Jahren beruflich mit einem ATXmega128A1 zu tun. Das war kurz nachdem das Ding rauskam und die Errata-Sheets waren dementsprechend leer/sahen gut aus. Im Betrieb war das eine völlige Katastrophe.

Ich weiß die Details nicht mehr so genau, aber in etwa war das so: Die hatten eine 1V interne Bandgap, die gerauscht hat wie ein Wasserfall. Im Single-Ended Modus hatte der 12-bit ADC so etwa 200 ADU Offset (aber von IC zu IC natürlich unterschiedlich). Da kam dann damals (nachdem die HW Stand) eben das Errata dazu, das besagte, man soll doch einfach nur den differentiellen Modus nehmen, "-" auf GND klemmen und eine externe Ref mit >= 2V einsetzen (also HW Redesign damals und ein Bit Auflösung weniger). Und selbst dann war das nicht wirklich überzeugend. Irgendwas anderes war auch noch, aber ich komm jetzt nicht mehr drauf.

Aber das scheint eher deren XMega-Serie zu sein, mit den Megas läuft das da wohl besser. Naja. Das lief damals einfach echt blöd, hoffentlich haben sie das jetzt ausgebügelt.

Viele Grüße, Johannes

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Das war nur der Bastelkisten-Test -- bevor ich da ein endgültiges Layout mache, besorge ich die Finalen Teile und mach mit denen noch einen Prototyp.

Die Bastelkiste hat noch BY299 (2A) und 1N5822 (3A) zu bieten, aber ich dachte bei den Anforderungen wäre das nicht so wild. Das sind schon richtig dicke Brummer (und für das finale Layout ist der PCB-Platz -- wie immer -- recht eng). Gibts da Standard-Typen für SMD Fast Recovery Schottky mit kleinem Footprint?

*hust* ;-)

Ich werde es mir für nächstes Mal hinter die Ohren schreiben.

Hm, ich werde da heute nochmal ein bischen herumprobieren, was die Bastelkiste noch anzubieten hat. Muss jetzt kein Effizienz-Wunder werden, aber ich will das natürlich so gut machen wie ich es mit meinen Mitteln und meinem Wissen hinkriege.

Gerade kontrolliert, ja, definitiv. Das heißt die Gate-C ist höher als gedacht? Ich kann den Widerstand natürlich kleiner machen, damit der FET schneller ausschaltet.

Ah, ok. Dann weiß ich da jetzt bescheid wenn ich das sehe ;-)

Mach mir keine Angst! ;-)

Viele Grüße, Johannes

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[...]

Kleine wuesste ich nicht, ich nehme bei SEPIC Wandlern meist SMA, SMB oder SMC Gehaeuse. Zum Beispiel MBRS360, denn die 0.5-0.6V mal durchschnittlichem Strom muessen ja irgendwohin abgeheizt werden. Da heute in Sachen Wirkungsgrad fast alles super oeko bio feel-good oder eben sehr klein sein muss entwickle ich fuer Step-Down fast nur noch Synchronous Buck. Dann wird die Diode durch einen FET ersetzt, an dem wesentlich weniger abfaellt und der dann entsprechen klein sein kann.

[...]

Waere sinnvoll. Wobei da auch noch das Problem der Saettigung des NPN Transistors ist. Die moegen aus der Saettigung nicht so besonders zackig rauskommen. Nun kann man sich mit Baker Clamp und allem einen abbrechen, besser waere wenn Du einen Logik-Level N-Kanal FET in der Kiste haettest. Falls der AVR mit 5V laeuft ginge ein 2N7002.

Im Prinzip kann man fast alle suboptimalen Effekte in einem Schaltregler mit dem Oszilloskop aufnehmen. So wie Du ja den weit zu hohen Spannungsabfall am FET in diesem Fall vom Scope angezeigt bekamst. Spulensaettigung laesst sich damit auch feststellen. Wenn man bei einem zu schlappen FET wie in diesem Fall einen Anstieg des Spannungsabfalls sieht, der am Ende wie eine Haifischflosse hochschnellt, dann saettigt der Kern der Spule. Dann ist die nicht gross genug. Wenn man einen ordentlichen FET hat muss man dazu temporaer einen Shunt in die Source-Leitung legen, zwischen letztem Abblock-C und Source. Dann mit zwei Kanaelen des Scope Differenzialbetrieb machen.

Alles halb so wild. Wenn Du dieses Metier noch oefter beackerst und Erfahrung im Schaltregler-Design bekommst (das geht am Ende nur ueber die Praxis) dann wirst Du ein gesuchter Mann, da gibt es nicht viele von. Die meisten der Altmeister sind inzwischen Rentner oder weilen nicht mehr auf Irden. Was sich IME sehr lohnt ist, solche Design mit LTSpice durchzuklingeln. Dazu dann die richtigen Models fuer die Bauteile besorgen wenn moeglich, anstatt einfach nur was aehnliches aus der Library-Liste zu picken. Bei mir entstehen inzwischen so gut wie alle Schaltregler-Designs auf diese Art und hinterher verhalten die sie fast so als haette einer die Plots auf das Scope ruebergepaust. Muss natuerlich das Layout gut sein, was auch so eine Wissenschaft fuer sich ist.

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Gruesse, Joerg 

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200? Huargs! Das ist ja blamabel. Sieht so aus als haetten die das vor dem Release nicht gescheit getestet.

Das hoffe ich auch ...

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Gruesse, Joerg 

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Das sind Kinderkrankheiten der ATxmegas. Nach meinen kurzen Recherchen betrifft das hauptsächlich die A-Serien (und frühe Exemplare der D-Serien). Mit den ATmegas hat das überhaupt nichts zu tun.

Grüße Markus

Am 07.04.2013 00:59, schrieb Johannes Bauer:

Sieht grundsätzlich plausibel aus, bei 50% ist der FET am Ende (oder Deine Betriebsspannung bricht zusammen).

Der "komische Zwischenteil" ist die Zeit, in der durch die Spule kein Strom fließt. Die Spannung am Drain entspricht dann der Ausgangsspannung des Reglers, wobei i.d.R. am Anfang ein mehr oder weniger starkes "Ausschwingen" zu beobachten ist (hervorgerufen durch die Induktivität und parasitäre Kapazitäten, z.B. Drain-Kapazität des FETs). Betriebszustände, bei denen es diesen Teil gibt, nennt man "lückenden Betrieb" (engl. "discontinous mode"). Diese Betriebsart tritt (einfach ausgedrückt) bei kleinen Ausgangströmen auf. In dieser Betriebsart ist die Ausgangsspannung abhängig vom Tastverhältnis, von der Betriebsspannung und vom Ausgangsstrom.

Bei höheren Ausgangsströmen (nämlich dann, wenn der Strom durch die Spule nicht mehr zu Null wird) verschwindet der "Zwischenteil". Diese Betriebsart nennt man "nichtlückenden Betrieb" (engl. "continous mode"). Die Ausgangsspannung ist (unter Annahme idealer Bauelemente) nur noch vom Tastverhältnis und von der Betriebsspannung abhängig. In Bezug auf Dein Ladegerät hast Du in diesem Modus den Effekt, dass schon kleine Änderungen am Tastverhältnis große Änderungen am Strom hervorrufen und die Steilheit der Kurve hauptsächlich von parasitären Effekten bestimmt wird, von denen viele temperaturabhängig sind (Betriebsspannung, R_ds_on des FET, Flussspannung der Diode, Widerstand der Spule, Innenwiderstand des Akkus, ...).

Bei Bedarf kann ich auch noch ein paar Formeln nachliefern.

Grüße Markus

Danke, das beruhigt, ist bei mir ein ATMega.

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