Brauch Hilfe zu Pollin Step Down Wandler

[Salvador]

Hi,

ich möchte einen Step-Down Wandler Bausatz von Pollin so modifizieren, dass ich da 1-2 Ampere heraus bekomme. Eingangsspannung ist ein Akku mit 30-40V (eigentlich 33-43V, aber ich mach ein paar Dioden in Reihe damit ich unter 40V bleibe) und Ausgangsspannung sollte 12V sein.

Hier ein Link zu dem Bausatz:
http://www.pollin.de/shop/dt/NDc5OTgxOTk-/Bausaetze/Diverse/Step_Down_Wandler_Bausatz.html

Anleitung zum Bausatz und Datenblatt vom MC34063 ist über den Link downloadbar.

In dem Datenblatt des MC34063 ist eine Beispielschaltung für (Spitzen-)Ströme für über 1,5A. Screenshots davon im Anhang.

Diese Beispielschaltung, bzw. die Erweiterung "External NPN Switch" habe ich nachgebaut.
Transistor war ein BUZ11, Ableitwiderstand am Gate hatte 4,7kOhm, Diode blieb eine Schottky und die Induktivität blieb auch die von Pollin mit 100µH.

Damit der BUZ11 nicht wegen zu hoher Gate- Spannung abgeschossen wird, habe ich von Pin2 in Sperrichtung zum Gate eine 24V Z-Diode eingesetzt.

Im Leerlauf funktioniert das auch prima, aber wenn ich da eine kleine Last dran hänge wird der BUZ11 übermäßig heiß. Also 12V und 0,3A am Ausgang und der BUZ hat ohne Kühlkörper über 70°C erreicht.

Ich bin davon ausgegangen, dass der BUZ11 vielleicht zu viel im Übergangsbereich ist, weil die Schaltfrequenz sehr hoch ist. Ich bin von dem Kondensator von Pollin (220pF) auf 1nF, dann 10nF und dann noch 2µF gegangen. Bei 2µF angekommen, hatte ich noch eine Schaltfrequenz von 250Hz, einen übelst lückenden Stromfluss und der BUZ11 ist dennoch heiß geworden.

Nun weis ich so langsam nicht mehr weiter. Ich kann mir nur vorstellen, dass die Induktivität nicht passt oder der BUZ11 ungeeignet ist.

Die Induktivität ist dabei übrigens immer unter der Temperatur des Transistors.

Ich würde mich freuen, ein paar Ideen von euch zu hören.

Oder wenn's totaler Bullshit ist, dann eine gute Alternative (vielleicht auch für mehr Spg. als 40V) nennen. Danke

[021aet04]

Versuche einmal einen niederohmigeren Pulldown Widerstand am Gate. Ich glaube, dass er zu lange im Übergangsbereich ist, weil der Widerstand zu hoch ist. Besser ist es jedoch eine Treiberstufe mit NPN und einen PNP aufzubauen und mit diesem dann den Fet steuern. Aber versuche es einmal mit einem niederohmigen Widerstand. Der Strom darf aber das Maximum nicht übersteigen.

PS: Du müsstest die Induktivität aber auch ändern, damit sie nicht in Sättigung gelangt.

MfG Hannes

[ManuelB]

Hm, wenn ich mir das so anschaue wäre ich mir gar nicht sicher, ob das überhaupt mit einem FET geht. Mit dem NPN sieht das ja sehr nach Darlingon Schaltung aus. Die meisten Schaltregler, die ich kenne, haben für FETs eine Push-Pull Treiber Anordnung für schnelles Ein- und Auschalten.
Ich würde es mal mit einem NPN versuchen. Ist sowieso immer so eine Sache mit N-Kanal in Highside Anordnung.

MfG
Manu

[Namenlos]

Ich hab einmal einen Testaufbau mit einen BUZ11 gemacht und bei mir
hat es prima funktioniert, allerdings war das ein Step-Up Wandler.

Ob Biopolartransistor oder Feldeffekttransistor spiel keine Rolle, hauptsache
der Transistor schaltet richtig durch.
Ein Oszi wäre ganz Praktisch damit du dur das Steuersignal am Gate anschauen kannst.

Als Step Down Wandler geht ein Negativ Dotierter Halbleiter da die
Basis/Gate Spannung immer Positiver ist als die Ausgangspannung.

In welchen Rahmen betreibst du den Step Up Wandler?
Der alte Buz möchte wahrscheinlich mindestens 10V am Gate sehen und
am Internen schalt Darlington bleiben nochmals 1.4V hängen, somit
sollte die Eingangspannung etwa 11.4V höher als die Ausgangspannung
liegen damit dieser richtig durchschalten kann - und auch nicht warm wird.

Gleichzeitig musst du den Rsc verändern bzw. der Strom welcher
durch den Schalttransistor fließt muss auch durch Rsc fließen da
der MC34063 ein Current-Mode Schaltregler ist und somit der
Stromfluss wichtig für die Regelung ist -
Aber das ist erstmal ein anderes Thema.

[Salvador]

Ich hab ein (billiges) Oszi.

Da kam mit der Z-Diode so gut wie garnichts am Gate an. Nun bin ich so weit, dass ich es genauso wie im Beispiel (1. Bild im Anhang "Step Down Wandler2.jpg") verschaltet habe.

Dabei kommt es zwischen Source und Gate zu etwa 5V Impulsspg.
In der OFF- Zeit ist die Spannung negativ (etwas unter -6V).

Dadurch wird der Buz natürlich deftig warm. 8-[

So langsam wird mir aber auch klar warum das so ist.

An Pin2 bietet das IC ja nur die Versorgungsspannung. In der Anordnung müsste das Gate eine Spannung von 10V über der Versorgungsspannung bekommen, damit der Buz sauber durchschaltet.

Ich habe heute eine Tüte mit IRF4905 gefunden. Anbei die vorgeschlagene Schaltung mit PNP Transistor.

Ich würde einen Widerstand von Gate zu Pin 1 von 1kOhm einsetzen und um das Gate zu schützen, eine Z-Diode mit 16V parrallel zu Source-Gate.
Gute Idee?

[Namenlos]

Irgendwas machst du in deinen Aufbau falsch normalerweise sollte
es Funktionieren.

Wenn du die Z-Diode Anschließt müsstest du einen Vorwiderstand
verwenden da sonst der MC34063 alles hergibt was er kann und
der Strom vom MC34063 über die Ausgangspannung fließt.

An Pin 2 ist der Masseanschluss ;)
Kann es sein das du den MC34063 falsch angeschlossen hast?
Das Schaltbild hat die genau umgedrehte Pinreihenfolge
als er in wirklichkeit hat, du wärest nicht der erste der darauf
reingefallen ist O:)

Zeig doch lieber mal ein richtiges Schaltbild von den was du
gemacht hast - Ein Bild sagt mehr als 1000 Worte.

Liebe Grüße
Namenlos

[Salvador]

Mit Pin2 habe ich mich auf die Schaltung mit NPN- Transistor (in meinem Fall N-Channel, Buz11) bezogen. Da schaltet Pin2 das Gate. Bzw. ohne Transistor die Spule.

Aber damit alle Unklarheiten beseitigt sind:

1. Bild war das "Endergebnis" mit 5V am Gate

2. Bild war der 1. Versuch, am Gate quasi keine Spannung

[Namenlos]

Collector - Drain
Basis - Gate
Emitter - Source

An Bild 2 konnte keine Spannung am Gate sein weil du die
Diode falsch Positioniert hast.
Sie sollte von dem Gate zur Source geschaltet sein, bzw. von
der Basis zum Emitter, gleichzeitig brauchst du noch einen
Vorwiderstand welcher den Strom begrenzt.
( Die Positionen von der Z-Diode und den Widerstand vertauschen )

Was für einen Ausgangkondensator hast du?
Da kann nicht irgendeiner hin sondern einer mit einen kleinen "ESR"
also darf nich irgendein Kondensator dort verschaltet sein.



Was für Elektronik Kenntnise hast du eigentlich?
Es ist zwar schön das du ausporbierst aber das macht keinen Spaß
wenn man nur am raten ist aber nichts funktioniert.

Gehe mal auf dieser Seite Unter "Grundlagen" "Bauelemente"
http://www.dieelektronikerseite.de/index.htm

Da sind ganz einfache Versuche die Zeigen wie diese
beiden Bauelemente Funktionieren.

Ein Schaltregler ist schon ein wenig heftig für den Anfang -
Und das ist nicht bös gemeint.

Liebe Grüße
Namenlos

[Salvador]

An einer Z-Diode in Sperrichtung fällt bei einem ausreichenden Diodenstrom Izmin die Zenerspannung ab, relativ unabhängig von der weiteren Stromänderung. (Auffrischung nötig? http://www.elektronik-kompendium.de/sites/bau/0201211.htm )
Da es sich bei mir um eine ZPD24 handelt, fallen da 24 Volt ab. Anhand der Grundschaltung, in der der MC34063 mit Pin2 direkt die Spule wechselnd von Vcc auf GND schaltet, ging ich davon aus, dass das Gate, das in der Schaltung mit der NPN- Erweiterung direkt an Pin2 ist durch Ucc = bis zu 40V Schaden nimmt.
Damit das nicht passiert schloss ich eben diese Diode so an wie im Bild zu sehen. Für einen Izmin sorgt der Ableitwiderstand mit 1kOhm.

Wenn ich die ZPD-24 so wie von dir vorgeschlagen, parallel zu Source-Gate angeschlossen hätte, wäre Ugs über 20V gekommen und der Buz hätte sich schön verabschiedet.

Da ich heute nach viel Suche so einige Bauteile (unter anderem ZPD16 und den oben genannten P-Channel FET) gefunden habe, sind mir die Möglichkeiten eben erst seit heute offen.

Aber ich denke, ich werde die N-Channel Erweiterung nicht weiter verfolgen, da der Buz in dieser Schaltung nie vollens durchschalten wird. Dazu bräuchte es eine Gate-Spg. = Ucc + 10 bis 20V.

Ich weis nicht was deine Aussage in der letzten Antwort sollte. Aber Schwanzlängenvergleich brauche ich hier nicht.
Die Versuche entstanden aus der Notwendigkeit einer derartigen Stromquelle und dem Vorhandensein der Bauteile. Dass dadurch nicht das optimale Ergebnis rauskommt ist klar.

Aber konstruktive Ideen kann man doch erbitten ohne angeschnautzt zu werden?

Kondensator am Ausgang ist ein "low ESR Elko" mit 3800µF.

[Namenlos]

Brauchst doch nicht grad rumzumeckern.

Ich hab dich ganz normal gefragt wie deine Kenntnisse sind, da wir
einige Missverständnisse hatten und ich mir nicht sicher war wo wir beide
sind - das ist kein Grund hier rumzumeckern - zumal wie
du sagtest niemand dich angeschnauzt hatte.
Sei froh das ich überhaupt etwas geschrieben habe.
Jetzt ist klar das wir bzw ich dich missverstanden habe und somit
ist schon einiges klar. Von Schwanzlängen vergleich war niemals
die Rede, ich hab sogar versucht das nett zu formulieren das im Falle
das ich das falsch verstanden habe nicht zu soetwas kommt

Wenn wir mit Schwanzlängenvergleich anfangen dann würde ich sagen
das dass keine Stromquelle sondern eine Spannungsquelle ist aber
das bringt nichts nur Fehler beim andern zu suchen.


Ich bin davon ausgegangen das du eine ZDP16 nimmst und somit wäre
die GS Spannung auf +16V begrenzt worden sein udn das hätte gereicht.
Wobei wie du recht hattest der Minimalstrom nicht ausgereicht hätte und
somit das Gate somit durch überspannung kaput gegangen ist.

Was für einen Timing Kondensator hast du eigentlich jetzt genommen?
Mit deinen 680nF hast du eine so kleine Schaltfreqeunz das du eine
riesen Induktivität bräuchtest damit das funktioniert. Gleichzeitig hast
du so lange Schaltzeiten das der BUZ11 sich halt wie du schon bemerkt hast erhitzt, und die Pollin Induktivität ist dafür gar nicht mehr geeignet
und geht wahrscheinlich schon längst in Sättigung wobei ich auch
nicht weß was da genau für eine Induktivität verbaut ist.

Was hast du für einen Aufbau, vielleicht kann es auch daran liegen.
Der riesige 3800µF Kondensator ist eigentlich ein wenig fehl am Platz
da er, ja einfach riesig ist wobei er bei 250 Hz Schaltfreqeunz so riesig
sein müsste und es auch kein Low ESR sein muss.

Erhöhe die Schaltfreqeunz, mache den Ausgangkondensator kleiner,
besorge dir eine neue Induktivität die du dir ganz einfach selber
wickeln kannst ( Amidon Eisenpulverkerne ) und kontrolliere den
Aufbau nochmal und versuch es nocheinmal.
Am besten noch einen Widerstand vor der ganzen Schaltung und
teste diese im Leerlauf und unter kleiner Last.
Da das ein Current Limiting Schaltregler ist wird Zwangsweise
die Induktivität in Sättigung betrieben und das musst du verhindern.

Meiner Meinung nach solltest du aber den ganzen Quatsch lassen und dir
einen einen LM2576-HV nehmen und gut ist.
Kann etwa 60V Eingangspannung ab und schafft 3A Ausgangspannung.

brauchst nur ein paar Kondensatoren eine passende Speicherdrossel,
passende Schottkydiode und gut ist.

[Salvador]

Deine Formulierung war etwas forsch. Aber belassen wir das.

Wie ich schon sagte - es geht kommt aus der Notwendigkeit heraus... Wäre schön wenn ich's noch irgendwie zum funktionieren bekomme.

Eine Bestellung für diese DC DC Wandler ist schon raus: http://www.pollin.de/shop/dt/MzM1OTQ2OTk-/Stromversorgung/Spannungswandler/DC_DC_Wandler/DC_DC_Wandler_LUCENT_JAW050A1.html
Das Teil ist ein rundum- sorglos Paket. Ich bin nur mal gespannt ob es auch 33V IN schluckt (laut Datenblatt ja, bei geringer Belastung).
Der Wandler lässt sich in einem geringen Bereich einstellen und scheinbar ist der Ausgang potentialfrei, weshalb ich 2 von den Teilen in Reihe schalten werde.
Vor allem die fehlende Crowbar am Ausgang des Step-Down Wandlers fand' ich nicht so prickelnd. Ich möchte meine nachstehende Elektronik nicht riskieren.

Zum Thema Timing- Kondensator: Ich habe einige Kondensatoren ausprobiert und festgestellt, dass bei meiner Schaltung mit 680pF am meisten Strom heraus bekomme.

Nun sehe ich aber gerade, dass ich 680nF in der Zeichnung drin habe - mein Fehler, sry (war ja schon spät)

Und der low-ESR Kondensator war, wie soll es anders sein, gerade da und wurde halt verwendet...

[Namenlos]

Mit den 680pF hattest du eine Schaltfreqeunz von etwa 18kHz
was sogar ganz knapp im hörbaren Bereich liegen könnte -
kommt ganz auf einen selbst sein.

Warum du da den größten Strom ziehen konntest, könnte
daran liegen das sich bei dieser Freqeunz alle Verluste
so ausgewogen das du so einen "hohen" Strom ziehen konntest.


Der DC/DC Wandler ist zwar ganz nett, aber im vergleich zu einer
kleinen Schaltung sind 2 von denen schon ein wenig klobig,
aber der Wirkungsgrad mit 84% ist gar nicht so schlecht.

Die 33V Vin sind aber kritisch da im Datenblatt mindestens 36V Erforderlich
sind, und bei kleinen Strömen geht der Wirkungsgrad total in die
Knie.

Liebe Grüße
Namenlos

[Namenlos]

Mit den 680pF hattest du eine Schaltfreqeunz von etwa 18kHz
was sogar ganz knapp im hörbaren Bereich liegen könnte -
kommt ganz auf einen selbst sein.

Warum du da den größten Strom ziehen konntest, könnte
daran liegen das sich bei dieser Freqeunz alle Verluste
so ausgewogen das du so einen "hohen" Strom ziehen konntest.


Der DC/DC Wandler ist zwar ganz nett, aber im vergleich zu einer
kleinen Schaltung sind 2 von denen schon ein wenig klobig,
aber der Wirkungsgrad mit 84% ist gar nicht so schlecht.

Die 33V Vin sind aber kritisch da im Datenblatt mindestens 36V Erforderlich
sind, und bei kleinen Strömen geht der Wirkungsgrad total in die
Knie.


Wenn die Schaltung sauber aufgebaut ist und vernüftig Dimensioniert
ist dann wirst du keine Crowbar brauchen zumal man sich auch
ganz einfach eine selber bauen kann, hängt aber auch von
deiner Elektronik am Ausgang ab.


Liebe Grüße
Namenlos

[Salvador]

Blöde Frage: Wie berechnest du die Arbeitsfrequenz?

Crowbar kenne ich eigentlich nur als Thyristor mit Z-Diode am Ausgang und einer (rückstellenden) Sicherung am Eingang.
Was gibt's denn noch?

Und zum Thema Eingangsspannung am Lucent DC-DC Wandler siehe Anhang.

Das Blöde ist, dass ich momentan garnicht genau weis, wieviel Strom ich in Zukunft für die 12V brauche. Daher mein Hang zum Oversizen.

Es kann gut sein, dass da noch ein Scheibenwischermotor dazu kommt, und dann stehe ich selbst mit der von dir vorgeschlagenen 3A Lösung da.

Meine Alternativ- Möglichkeit wäre dann z.B. noch der LT1076 (60V5A) oder LT1074 (60V10A) gewesen.

[ManuelB]

Na ob Fet oder Bipolar ist schon ein Unterschied. Für ein sauberes Durchschalten eines Leistungsfets braucht man schon genügend Spannung am Gate ebenso wie einen halbwegs leistungsfähigen Treiber, damit die Schaltverluste nicht zu hoch werden und das saubere Durchschalten schein ja beim einfachen Tausch nicht gegeben zu sein, so dass der Fet noch im linearen Bereich arbeitet.
Bei Step Up ist es auch kein Problem einen N-Kanal durchgesteuert zu bekommen, bei Step Down sieht es schon anders aus.

MfG
Manu