Setp Down Converter wird heiss

[Siro]

Hallo zusammen,

ich habe mir beim Chinesen des Vertrauens ;) Stepdown Converter besorgt um von 12 Volt auf 5 Volt zu kommen.
Habe auch schon etliche davon in meinen Hubis für die Beleuchtung verbaut und die funktionieren alle einwandfrei.

Aus Zeitnot, das dauert ja immer etwas beim Chinesen, habe ich mir bei Segor Electronics einen fast identischen Converter gekauft.
Zu meinem Erstaunen musste ich feststellen, das der Converter von Segor erheblich warm wurde, sogar ohne Last.
Die Spannung stimmte, also die Funktionsweise war gegeben.
Es handelt sich um folgendes Modell:
https://www.segor.de/#Q=StepDown-Modul(Micro)&M=1

Der Link funktioniert evtl. nicht zu Segor, egal es handelt sich um das Modul:
StepDown-Modul (Micro)
Vin:5..23V Vadj:1..17V
max 1,8A 11x17mm (MP2307)


Ein Strommessung zeigte:
Das Chini Modul zieht im Leerlauf 14mA
Das Segor Modul zieht im Leerlauf 43mA

Beide Varianten benutzen den Chip MP2307
So fing ich an die Bauteile alle einzeln zu vergleichen.
Aber ehrlich gesagt hab ich da keinen Unterschied gefunden.
Selbst die Kondis habe ich gemessen.
Hier war ein Unterschied bei einem Keramikkondensator
100nF der andere 220nF
Also habe noch einen 100nF drüber gelötet.
Das brachte aber nichts.

Laut Applikationsschaltbild gehört da eine 10 µH Spule rein.
Auf beiden Modulen steht auf der Spule eine "100" sollte also auch stimmen.
Da ich nun keinen Rat mehr wusste, und nicht annahm, dass das neu gekaufte Modul von Segor einen defekten Chip drauf hat,
habe ich letztendlich die Spule vom Segor Modul abgelötet und eine von einem alten Chini Modul drauf gelötet
und siehe da, nun war alles okay.

Also habe ich beide Spulen abgelötet und mal gemessen
Die Chini Spule zeigt 8,7µH
die Segor Spule zeigt 2,6µH
34177

Nun kommt die Frage, wie kann denn das sein bzw. wie kann die Induktivität derart abweichen ?
Das ist ja ein neues, unbenutztes Modul von Segor.
Mechanisch kann da ja nichts kaputt gehen, höchsten ein Drahtabriss, dann würde garnichts mehr funktionieren.
Wurde die Spule evtl. falsch beschriftet und dann beim Bestücker entsprechend falsch verbaut ?

Ich habe leider nur ein Modul von Segor, ich werde mir aber Montag mal noch eines besorgen und schauen wie sich dann dieses verhält.

.. Gedankenpause..

Mir kam grad noch die Idee, mal ohmisch die Spulen zu messen und da zeigt sich folgendes:
Chini Spule 132mOhm
Segor Spule 38mOhm

Eventuell hat die Spule einen Windungsschluss, das würde auch dafür sprechen, dass die Induktivität runter gegangen ist.
Rein rechnerisch könnte das hinkommen Faktor ungefär 3,4 bei der Induktivität und dem ohmschen Widerstand.
Man bekommt die Dinger aber nicht zerstörungsfrei auf, ich habe es grade probiert. :p

Siro

[Manf]

Man kommt vielleicht mit einer dynamischen Messung weiter den Windungsschluss von der Vertauschung zu unterscheiden. Bei einem Windungsschluss hat man ja noch einen kurzgeschossenen Teil dabei.

Zum Thema gleicher Faktor
bei der halben windungszahl hat man ein viertel der induktivität. Lässt man die hälfte der windungen weg dann hat man den halben widerstand.
Erst wenn man den raum nutzt und dickeren draht nimmt dann erreicht man bei halber windungszahl ein viertel des widerstands.

Auf handy geschrieben, etwas in eile

[Siro]

Hallo Manf,
danke Dir für die Info, ich stutze grade

bei der halben windungszahl hat man ein viertel der induktivität
Upps, ich glaube da muss ich nochmal was nachlesen... :p
...
Ahja, in den Formeln taucht überall N2 also Windungen zum Quadrat auf.

Siro

[White_Fox]

Mal zum Segor hingehen und freundlich fragen, die sind ja sehr hilfsbereit.

Hast du den Chip mal mit einer geringen Last belastet?

[Siro]

Moin White_Fox,

ja, belastet hatte ich ihn auch, läuft dann trotzdem sehr ineffektiv.

Laut Datenblatt tackert er mit 340 KHz
Ich hab mir das mal angesehen:

links mit der falschen Induktivität, rechts mit der richtigen.

34178 34179
Das erklärt vermutlich warum er so warm wird.

[wkrug]

Was sagt den das Datenblatt zum MP2307?
Welche Spulen können da verwendet werden?

Wenn die Induktivität dermassen abweicht ist die Spule entweder defekt, oder falsch gelabelt!

Je nach Funktionsweise ist es schon möglich, das hier verschiedene Induktivitäten verwendet werden können.
Dann muss aber auch die Einschaltzeit bzw. Arbeitsfrequenz des Chips geändert werden ( meistens externe Kondensatoren / Widerstände ).
Das passt anscheinend bei dem Segor Modul nicht zusammen.
Dadurch steigt dann der Strom duch die Spule zu schnell an und die geht dann in die Sättigung.
Der Strom wird dann nur noch durch den Widerstand der Spule begrenzt.
Die komplette Regelung funktioniert dann zwar irgendwie, aber der Regler arbeitet sehr ineffektiv.

[Klebwax]

Ich versuche das mal zusammenzufassen

1.Drossel, gelabelt mit 10µH, gemessen 8,7µH und 132mΩ

ok, kann hinkommen, geschuldet von Toleranzen des Bauteils und Qualität des Messgerätes

2. Drossel, gelabelt mit 10µH, gemessen 2,6µH und 38mΩ

Wenn andere mit 10µH gelabelte Drosseln gemessen wesentlich beser an die 10µ herankommen, liegts nicht am Messgerät. Die Drossel ist defekt. Falsch gelabelt halte ich für unwahrscheinlich. Ein Automat irrt sich nicht bei der Anzahl der Wicklungen und labelt sie dann falsch, da wäre eine ganze Charge im Eimer und das fällt auf.

Ich versuche mal eine Erklärung: Es könnte beim Löten passieren: Durch zuviel IR-Strahlung heizt sich die schwarze Drossel stärker auf als die restliche Platine. Dabei schmilzt die Lackisolierung der Wicklung und erzeigt einen Windungsschluß (kleinere Induktivität und Widerstand). Bleibt nur Drossel tauschen und Garantie in Anspruch nehmen.

MfG Klebwax

P.S. Wenn meine Erkärung stimmt, hätte auch das Teil aus China schlecht und das Teil von Segor (kommt sicher auch aus China) gut sein können.

[Siro]

Ersteinmal vielen Dank euch Beiden, für die Informationen,

Ich habe grade bei Segor 2 neue Module gekauft und jetzt kommts, die gehen beide nicht. Ziehen wesentlich zuviel Strom :confused:
Wo nun die Ursache liegt werde ich später genauer erforschen.
Ich kann mir kaum vorstellen, dass ich 3 defekte Konverter gekauft habe.
Ebernsowenig, dass ich zu blöd bin, 2 Drähte anzuschliessen. aber wer weis..:)

Ich werde berichten...

Siro

[wkrug]

So wie das erste Oszillogramm aussieht liegt es tasächlich an der Drossel.
Guck mal im Datenblatt des Step Down Converters nach "Theory of function".

Ich vermute, das hier der Strom gemessen wird, der zur Spule fließt, der dann als zu hoch festgestellt wird und dadurch der Treiber abschaltet.
Dann wird die Drossel entladen, die Ausgangsspannung als zu gering bewertet und der Treiber schaltet wieder ein.
Da dabei das Timing nicht passt kommt es dann zu den Lücken zwischen den Impulsen.

Die 5 V Ausgangsspannung müsste dabei ein erhebliches Störsignal überlagert haben, auch schon bei geringer Last.
Da kommt's dann auf den verwendeten Ausgangsfilter an wie hoch das Störsignal hier ist.

Wenn auch die Drossel des zweiten defekten Moduls den gleichen Wert wie die des ersten defekten hat ist sie wohl doch falsch gelabelt.
Eventuell codiert aber auch der Hersteller dieser Drossel nicht die Werte, sondern andere Parameter auf die Drossel.

Ich würde das Segor auf jeden Fall mal kontaktieren!

!Edit
Hab grad mal ins Datenblatt geguckt.
Der Chip hat eine "Cycle by Cycle Overcurrent Protection" eingebaut, was die Abschaltung erklärt!

[Siro]

@Klebwax:
Ich stimme Dir komplett zu.
Die Spule war eindeutig der Auslöser.
Falsche Beschriftung ist wohl eher unwahrscheinlich.
Ein Windungsschluss liegt wohl SEHR nahe.
Mit der anderen Drossel läuft es ja.
Vielleicht ist es wirklich durch den Lötprozess passiert.

@wkrug:
genau richtig erkannt, das Ausgangssignal hat tatsächlich einen großen Ripple, das hat das Multimeter mir garnicht angezeigt,
da er über 100 KHz liegt..

--------
Nun zu meinen NEUEN vorhin gekauften:
Eingangsspannung 12,00 Volt
Ausgangsspannung eingestellt auf 5,04 Volt (Multimeter Anzeige)
ohne Last
Stromaufnahme: 80mA steigend auf 120mA, wird gut warm
Ausgangsrippel knapp 2V 100 KHz

Spule: extra ein Pin abgelötet zum messen:
DCR: 0,08 Ohm
10 µH @100Hz
9,9 µH @1KHz
9,84µH @10KHz
9,78µH @100 KHz

mit 50mA Last (100 Ohm) am Ausgang wirds nicht viel besser.

gemessene Werte, Bezeichnungnen aus dem Applikationsschaltbild von MPS
Pin 6 Kompensation
R3 = 8K2
C3 = 4,6nF
C4 = 98nF
R4 = 100K Enable
C5 = 11nF
R2 = 520 Ohm
C2 = 6,6µF soll 22µF Ausgangskondi (Kondi ausgelötet, er hat 10µF)

Ich habe nun 33µF Keramik am Ausgang und alles ist gut..
Stromaufnahme 11mA. Ausgangsripple vernachlässigbar.

Nun werde ich mir den zweiten ansehen...

genau das gleiche Problem:
Am Ausgang ist ein 10µF keramik, aber der reicht nicht.
Bei 22µF funktioniert dieser nun auch. Stromaufnahme 9,9mA

Hier wurde meiner Meinung nach wieder am falschen Ende gespart.
10µF sind halt billiger als 22µF ;)


Siro

[Siro]

Ich stelle mal noch eine Frage mit rein:

Gibt es bei den Keramik Kondensatoren auch Unterschiede was den ESR angeht ?
Vielleicht sind die verbauten Keramik Kondensatoren nicht geeignet.

[White_Fox]

Sicher gibt es die, allerdings sind Keramikkondensatoren ein sehr weites Feld und bringen noch ganz andere Probleme mit sich, z.B. die Kapazitätsreduzierung unter Spannung. Ein Keramikvielschichtkondensator, den du auf die halbe(!) Nennspannung bringst, hat nur noch etwa die Hälfte seiner Nennkapazität. Bei Nennspannung etwa noch 10-15%.

Am Kondensator liegt dein Problem aber sicher nicht. Um die geringe Induktivität benutzen zu können müßte dein IC schneller schalten...und das kann er anscheinend nicht. Es gibt solche Abwärtswandler-ICs, da kannst du die Schaltfrequenz einstellen.

[Siro]

Danke Dir White_Fox,
das wuste ich noch nicht, dass die Kapazität bei den Keramischen Spannungsabhängig ist und das es einen derartig hohen Einfluss hat.

Die Schaltfrequenz ist festgelegt bei diesem Chip, da hat man keinen Einfluss, aber bei richtiger Beschaltung, laut Apllikation, funktioniert der Chip ja einwandfrei.

Dann geniesst das schöne Wochenende und vielen Dank für eure Beiträge.
Siro



Siro